CH639306A5

CH639306A5 - Outil de soudage.

Info

Publication number: CH639306A5
Application number: CH939580A
Authority: CH
Inventors: Jean-Philippe Lebet; Leonardo Peterle; Daniel Robert; Michel Cattin
Original assignee: Far Fab Assortiments Reunies
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1983-11-15
Also published as: DE3149236C2; FR2496519A1; DE3149236A1; FR2496519B1

Description

La présente invention concerne les outils de soudage, et elle se rapporte plus particulièrement à un outil de soudage chauffé par effet Joule et adapté notamment au soudage simultané de l'ensemble des pattes de connexion d'une microplaquette de circuits intégrés aux extrémités des pistes conductrices correspondantes d'un substrat.

Ce type d'opération de soudage est généralement réalisé en positionnant tout d'abord la microplaquette au-dessus du substrat de façon que l'extrémité des pattes de connexion de l'une coïncide avec celle des pistes conductrices de l'autre, les extrémités des pattes et/ou des pistes ayant été revêtues d'un matériau de soudure approprié. Un outil de soudage muni à son extrémité d'un organe de chauffage ou thermode est ensuite abaissé de façon à maintenir par pression les pattes de connexion de la microplaquette en contact avec les extrémités des pistes du substrat. Puis la thermode est alimentée par un courant de forte intensité. La chaleur dégagée par la thermode provoque la fusion du matériau de soudure qui se solidifie à nouveau lorsque l'alimentation de la thermode est coupée, et l'outil de soudage relevé.

Les thermodes couramment utilisées pour réaliser de telles opérations de soudage sont fabriquées dans un matériau à très faibles résistivité et inertie thermique, autorisant des cycles de chauffage à la fois très rapides et très précis.

Par exemple, la thermode décrite dans la demande de brevet français N° 2388626 au nom de la société CII-HB, comme celle décrite dans la demande de brevet européen N° 0011046 au nom de Zschimmer, est obtenue par découpage, pliage et éventuellement emboutissage d'une bande de métal du type du tantale ou du molybdène. Il lui est ainsi conféré la forme d'un cadre d'une pièce, susceptible de venir entourer la microplaquette à souder et raccordé par des flasques latéraux à une paire de colonnettes de métal conducteur séparées par une lame isolante et reliées chacune à l'un des pôles d'un générateur de courant.

Outre une réalisation relativement compliquée et l'impossibilité de ne remplacer qu'une partie de la thermode en cas de défaillance, on notera que le circuit électrique formé par le cadre entre les flasques latéraux est obligatoirement complexe et qu'il rend délicate l'obtention d'une répartition uniforme de la température sur toute la surface de contact de la thermode avec les éléments à souder.

De plus, l'étendue de cette surface est elle-même grande, cette surface étant obtenue à partir de l'une des faces de la bande de métal d'où est tirée la thermode. Or, pour mieux contrôler la répartition des températures au niveau des éléments à souder, pour limiter l'énergie nécessaire au chauffage simultané d'un nombre toujours plus important de pattes de connexion d'ime même microplaquette, et pour limiter également l'encombrement des microplaquettes après montage sur le substrat, il importe de réduire au maximum la surface de contact de la thermode avec les éléments à souder. Cette réduction ne peut être obtenue dans le cas de la thermode des demandes de brevet précitées qu'au prix d'un affaiblissement de la largeur et donc de la résistance mécanique de la partie inférieure du cadre, qui entraîne à son tour un mauvais contrôle de la pression de la thermode au moment du soudage.

C'est pourquoi le but de la présente invention est de prévoir un outil de soudage de réalisation très simple, pouvant être partiellement remplacé, qui permette un contrôle précis de la répartition des températures et des pressions de contact, et pour lequel la surface de contact avec les éléments à souder est minimale, sans que la résistance mécanique de l'ensemble en soit affectée.

Cet but est réalisé par l'outil de soudage défini dans la revendication 1. Cet outil permet notamment d'utiliser des thermodes de forme géométrique simple, dans lesquelles le trajet du courant est aisé à contrôler, et de les réaliser par une simple opération de découpage d'une plaque métallique. Selon une configuration particulièrement avantageuse de l'invention, les thermodes ainsi obtenues sont montées de telle façon que leur surface en contact avec les éléments à souder soit constituée par la tranche de cette plaque, ce qui leur confère une très bonne résistance à la flexion.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple et en référence aux dessins joints parmi lesquels:

la fig. 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation particulier de l'outil, et la fig. 2 est une vue éclatée de l'assemblage des colonnettes de l'outil de la flg. 1.

Comme on le voit bien sur la fig. 1, l'outil de soudage est formé, dans l'un de ses modes de réalisation particuliers, par un assemblage de quatre colonnettes 1,2, 3 et 4 en laiton doré, disposées parallèlement de façon à former un corps 20 de section carrée ou plus généralement rectangulaire, chaque sommet de cette section étant occupé par une colonnette. De préférence, les colonnettes présentent une section carrée.

Entre les extrémités inférieures de deux colonnettes successives est montée à chaque fois une thermode 5. Ce montage est réalisé au

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

639 306

moyen de vis 6 qui permettent un remplacement facile de thermodes individuelles. Les thermodes 5 sont formées dans une plaque plane, et disposées de façon à pouvoir venir au contât des éléments à souder par l'intermédiaire de la tranche 7 de cette plaque. Elles présentent la forme générale d'un U, dont les extrémités 8, 9 des branches sont élargies pour assurer un bon contact électrique avec les extrémités des colonnettes correspondantes. Au contraire, la largeur de la portion 10 du U raccordant les branches et dont la base 11 vient au contact des éléments à souder est réduite pour provoquer un échauffement plus important de cette zone.

Pour alimenter en courant les quatre thermodes 5 ainsi montées, il suffit de raccorder les deux colonnettes 1, 3 situées sur une même diagonale de la section du corps de l'outil à l'un des pôles d'un générateur de courant, et les deux autres colonnettes 2, 4 à l'autre pôle.

De préférence, et comme on le voit au mieux sur la fig. 2, les colonnettes d'une même diagonale sont réalisées d'une pièce avec un élément de jonction 12, pour former ainsi une structure en H. L'élément de jonction 12 étant disposé plus près de l'une des extrémités de chaque colonnette que de l'autre, on comprendra que les deux structures en H 13,14 peuvent être engagées l'une dans l'autre pour former le corps de l'outil. Les arêtes intérieures, disposées en regard l'une de l'autre, des portions de colonnettes de chaque structure en

H qui viennent s'engager l'une dans l'autre sont fraisées en 15 pour permettre le passage sans contact de l'élément de jonction 12 de l'autre structure en H.

Des entretoises 16, 17 en forme de croix sont montées à chaque 5 extrémité du corps de l'outil, entre les extrémités des colonnettes, et une entretoise 18 de forme semblable est également prévue entre les éléments de jonction 12. Ces entretoises sont électriquement isolantes et réalisées de préférence en aluminium éloxé.

L'assemblage ainsi formé par les structures en H 13 et 14, et les io entretoises 16,17 et 18, est maintenu au moyen d'une colle isolante, du type de l'Araldite (marque déposée), qui vient combler les passages subsistant entre les différents éléments de l'assemblage, ainsi que les deux ouvertures 19 apparaissant sur la fig. 1 sur chaque face du corps de l'outil, au niveau des éléments de jonction 12.

15 II suffit alors de relier électriquement l'une des colonnettes de chaque structure en H à l'un des pôles d'un générateur de courant, par exemple par l'intermédiaire de pièces de raccordement vissées à la partie supérieure de l'outil de soudage.

On comprendra que la forme du corps de l'outil et la disposition 20 des thermodes pourraient être aisément adaptées à toute géométrie particulière des pattes de connexion de la microplaquette et des pistes conductrices du substrat à assembler.

R

2 feuilles dessins

Claims

639 306

1. Outil de soudage dont le corps est constitué par au moins deux colonnettes en matériau conducteur disposées côte à côte et isolées électriquement, entre les extrémités desquelles est monté de façon amovible un premier organe de chauffage en matériau de faibles résistivité et inertie thermique, susceptible d'être chauffé par effet Joule lorsque l'autre extrémité de chaque colonnette est reliée à l'un des pôles d'un générateur de courant, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un deuxième organe de chauffage distinct du premier, monté au voisinage de celui-ci.

2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de chauffage sont formés dans une plaque plane, et montés de façon à pouvoir venir au contact des éléments à souder par l'intermédiaire de la tranche de la plaque.

2

REVENDICATIONS

3. Outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes de chauffage présentent la forme générale d'un U, dont les extrémités libres des branches présentent une largeur accrue et sont raccordées chacune à une colonnette, la base de la portion raccordant ces branches étant prévue pour venir au contact des pièces à souder.

4. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la largeur de la portion du U raccordant les branches est inférieure à celle de la partie non élargie de ces branches.

5. Outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte quatre colonnettes disposées de façon à lui conférer une section rectangulaire, chaque sommet de cette section étant formé par une colonnette, les extrémités de deux colonnettes successives étant à chaque fois reliées par un organe de chauffage, et les colonnettes situées sur une même diagonale étant raccordées électriquement.

6. Outil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les colonnettes situées sur une même diagonale et l'élément de jonction réalisant leur raccordement électrique sont formés d'une seule pièce de matériau conducteur.

7. Outil selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque paire de colonnettes avec leur élément de jonction présente une structure en forme de H.

8. Outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de jonction de chaque structure en forme de H est disposé plus près de l'une des extrémités de la colonnette que de l'autre, et en ce que ces structures sont engagées l'une dans l'autre pour former le corps de l'outil.

9. Outil selon la revendication 8, caractérisé en ce que des entretoises isolantes en forme de croix sont montées à chaque extrémité du corps de l'outil, ainsi qu'entre les éléments de jonction respectifs des structures en H.