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PROCEDE DE SOUDURE DES CIRCUITS IMPRIMES.
La présente Invention concerne,de façon générale, un procédé perfectionné de soudure et, plus spécialement, un procédé perfectionné de soudure simultanée de toutes les connexions d'un ensemble comprenant plusieurs conducteurs électriques disposés sur une surface de matière électriquement isolante.
Quoique divers types de circuits Imprimés aient été utilisés dans le passé, un type courant consiste en une plaque de matière électrique- ment Isolante, par exemple des feuilles de papier Imprégné d'une résine syn- thétique, portant sur une face, un ou plusieurs conducteurs électriques ayant la forme de minces bandelettes plates faisant corps avec la matière isolante. Quand on désire monter, sur l'autre face de la plaque de matière isolante, plusieurs éléments de circuit qu'on veut connecter en divers points aux conducteurs imprimés:, sur la première face, c'est tout un problème de faire toutes ces connexions rapidement et sûrement. Dans un ensemble type, il peut y avoir plus de cent connexions à faire, et établir celle-ci l'une après l'autre par soudure au moyen d'un fer à souder est un procédé fasti- dieux.
Il est donc bon de pouvoir utiliser un procédé qui permette à un opé- rateur de souder toutes les connexions dans la même ou les mêmes opérations.
Un procédé de soudure simultanée de toutes les connexions est la technique de la soudure par trempage. Dans ce genre de procédé, la face entière de l'ensemble portant les conducteurs imprimés avec les extrémités des fils des éléments de circuit dépassant par les différents trous, peut être trempée, face dirigée vers le bas, dans un bain de soudure en fusion et retirée après une courte Immersion. De cette manière, tous les conducteurs sont recouverts de soudure et toutes les connexions sont soudées en même temps. On a qpnsta- té cependant que, si les conducteurs sont très rapprochés, il reste toujours de la soudure qui ponte les conducteurs rapprochés en des endroits où il ne faut pas de soudure, et qui provoque des courts-circuits.
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La présente invention concerne un procédé perfectionne'de soudure d'un ensemble par trempage,et spécialement un circuit imprimé comme décrit ci-dessus dans lequel les conducteurs font corps avec une surface de matière isolante, permettant d'enlever l'excès de soudure entre les points' de connexion du circuit imprimé, là où il n'en faut pas. De façon générale, le procédé de la présente invention comprend une première opération d'immersion de la face inférieure de l'ensemble à souder, dans un bain ordinaire de soudure en fusion.
A la suite de cette opération, chacun des conducteurs électriques est recouvert de soudure, mais de la soudure en excès reste habituellement adhérer à la surface électriquement isolante, entre les conducteurs. L'opération suivante consiste à immerger l'ensemble dans un second bain de matière en fusion. Le second bain contient de la soudure qui peut être semblable à celle du premier bain et une couche supérieure d'un liquide organique relativement inerte qui peut être choisi dans un groupe d'huiles, cires et résines thermiquement stables entre env3ron 400 F (205 C) et 600 F (315 C). L'ensemble est plongé et, de préférence, manipulé dans le second bain jusqu'à enlèvement pratiquement total de toute la soudure adhérente à la face de matière isolante.
Dans les dessins annexés :
La figure 1 est une vue en perspective de la face inférieure d'un ensemble auquel la technique de soudure de la présente invention peut être appliquée.
La figure 2 est une vue en coupe d'un bain de soudure type avec une couche de matière pour l'enlèvement de l'excès de soudure pouvant être utilisé dans le procédé de la présente invention.
La figure 3 est une coupe montrant une 'façon d'immerger l'ensemble de la figure 1 dans le bain de la figure 2, et
La figure 4 est une vue perspective montrant une fagon préférée de retirer l'ensemble de la figure 1 du bain de la figure 2.
Un exemple préféré de procédé conforme à l'invention est donné ci-après.
EXEMPLE 1.-
Comme la figure 1 le montre, un ensemble 2, prêt à la soudure, comprend une plaque de montage 4 qui peut être faite de feuilles de papier superposées, imprégnées et recouvertes d'une résine synthétique. Cette plaque porte, sur une face, un circuit électrique 6 composé de plusieurs fils ou conducteurs, par exemple de fines bandelettes 8 de cuivre en feuille. Les bandelettes font corps avec une face de la plaque imprégnée de résine synih é- tique. Sur la face opposée à celle comportant le circuit électrique, sont montés plusieurs éléments de circuit, comme des condensateurs 10, des résistances 12. et des tubes à vide 14. Ces éléments de circuit ont des fils de connexion 16 qui traversent la plaque 4.
Des trous de petit diamètre 18 sont prévus dans la plaque, pour laisser passer les fils de connexion.
Pour souder, la face inférieure de cet ensemble est d'abord mise en contact avec un décapant, comme une solution de résine dans l'alcool.
On retire ensuite l'ensemble du décapant et on le plonge rapidement, face inférieure vers le bas, dans un bain de soudure en fusion qui peut être de la soudure courante à 60 % d'étain et 40 % de plomb. Le bain de soudure doit être maintenu à une température convenant au genre de soudure utilisé. Cette température est normalement comprise entre 400 F (205 C) et 600 F (315 C) environ.
Quand on retire l'ensemble du bain de soudure, les bandelettes de cuivre sont entièrement recouvertes de soudure et tous les fils de connexion 16 sont soudés aux bandelettes. On constatera cependant d'ordinaire que de la soudure eu excès reste adhérer aux différentes parties de la surface de la plaque de montage en résine synthétique, entre les bandelettes de cuivre. Ces "pontages" sont évidemment indésirables, puisqu'ils provoquent des courts-circuits en fonctionnement.
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Comme les figures 2 et 3 le montrent, l'opération suivante consiste à introduire 19ensemble, après la sortie du premier bain de soudu- re, face inférieure''vers le bas, dans un récipient 20 contenant un autre bain de soudure 22 sur lequel flotte une couche de liquide 24. De préféren- ce, l'immersion dans le second bain se fait immédiatement après le premier, pour ne pas devoir réchauffer la plaque de montage et les éléments de cir- cuit. De cette manière, il y a moins de risques d'endommagement. La sou- ' dure peut être de nouveau à 60% d'étain et 40% de plomb. La couche liquide
24, épaisse d'environ 1/16 pouce (1,6 mm), peut consister en cire cérsihe fondue.
Le bain entier peut être maintenu à une température fonction de la matière utilisée et qui peut être comprise entre 400 F (205 C) et 600 F (315 C). En plongeant l'ensemble dans le bain de soudure, on l'agite l'hgrizontalément pendant quelques secondes, une dizaine par exemple, avec le cir- cuit imprimé se trouvant au niveau de la surface de séparation de la soudu- re et de la couche de cire. Afin d'éliminer la possibilité que des bulles d'air Testent accrochées, il est utile aussi de faire balancer légèrement l'ensemble autour de son axe longitudinal horizontal. Pendant ce mouvement, il est souhaitable que le circuit étamé, c'est-à-dire les conducteurs recou- verts de soudure, vienne, de façon répétée, en contact avec la surface du bain de soudure en fusion sous la couche de cire.
La dernière opération du procédé est la sortie de l'ensemble du bain, en inclinant d'abord l'ensemble autour de son axe longitudinal ho- rizontal suivant un angle de 5 , pais en avançant et remontant lentement la plaque de montage le long de la pente ainsi déterminée par l'inclinaison, jusqu'au moment où la plaque perd contact avec la soudure puis avec la cire.
Un bon résultat est obtenu, en balançant l'ensemble pendant environ trois se- condes ?1 en le retirant ensuite à une vitesse d'un pouce par cinq secondes environ (un centimètre par deux secondes), cette vitesse étant maintenue,' aussi longtemps qu'une partie quelconque du circuit reste en contact avec une partie quelconque du bain. La vitesse à laquelle l'ensemble peut être retiré dépend partiellement de 19écartement des conducteurs. Plua grand sera l'écartement, -plus rapide sera la sortie.
Dans le procédé décrit ci-dessus,le rôle de la couche de ci- re est d'enlever par écoulement la soudure adhérant à la surface de résine synthétique, en tout endroit isolant, sans détacher exagérément la soudure des surfaces métalliques conductrices. La soudure semble être repoussée de la surface isolante et attirée dans le bain de soudure par la force de cohésion de celui-ci, auquel elle retourne.
Dans l'exemple précédent, de nombreuses variantes peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la composj- tion de la soudure peut être de tout type convenable. De même, la couche liquide précitée peut être constituée par n'importe laquelle d'un grand non- bre d'huiles, de cires ou de résines qui ne se décomposent pas entre les températures de 400 F (205 C) et 600 F (315 C) habituellement utilisées pour maintenir la soudure en fusion.
EXEMPLE IIo-
Un circuit imprimé semblable à celui décrit dans 19exemple I et portant divers éléments de circuit, comme le montre la figure I, est plongé, sans avoir besoin de décapante dans un bain de soudure ayant 35% d'étain et 65% de plomb, le bain étant maintenu à une température d'environ 500 F (260 C).
La technique de trempage est la même que dans l'exemple I.
Après soudure, la face inférieure de l'ensemble est mise en contact avec la surface de séparation du bain de soudure en fusion à 35% d'é- tain et 65% de plomb et d'une couche d'huile de ricin. Ce bain est aussi maintenu à une température d'environ 500 F (260 C) Après agitation à hauteur de la surface de séparation et sortie de l'ensemble comme décrit dans l'exem- ple I, l'huile de ricin en excès est enlevée par rinçage au toluol, et l'en- semble nettoyé est séché à l'air.
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EXEMPLE III.-
Un Ensemble circuit imprimé et éléments du type représenté à la figure l, mais dont les conducteurs électriques sont en argent imprimé dans une plaque de stéatite, l'argent faisant corps avec la plaque de stéa- tite grâce à un processus de cuisson, est soumis à une première opération de soudure, comme décrit dans les exemples précédents. Cette fois cependant, le bain de soudure comprend 82,5 % de cadmium et 17,5% de zinc et est mainte- nu à une température de 520 F (271 C). S'il faut un décapant, on utilisera du chlorure de zinc-ammonium. Après la soudure, l'ensemble est mis à refroi- dir et la partie soudée est nettoyée à l'eau chaude, pour enlever les restes de décapant. La plaque nettoyée est ensuite séchée.
Comme dans les exemples précédents, la face inférieure de la plaque portant le circuit imprimé est ensuite agitée au niveau de la surface de séparation d'une couche de soudure en fusion ayant la même composition que le premier bain et d'une couche de résine polyéthylénique fondue. Ce bain est maintenu à une température d'en- viron 520 F (2710C). La technique de sortie de la plaque traitée du bain est la même que dans les exemples précédents.
Un certain nombre de matières différentes peuvent être utili- sées comme couche liquide flottant à la surface du bain de soudure. De façon générale, ce peut être un liquide organique relativement inerte, de préféren- ce une cire, huile ou résine qui ne se décompose pas à la température à la- quelle le bain de soudure doit être maintenu. En d'autres mots, la matière ne se décomposera pas entre environ 400 F (205 C), et 600 F (315 C) Des ci- res types pouvant être utilisées sont toute cire d'hydrocarbure de pétrole comme la cire cérésine. ou un produit animal comme la cire d'abeille, ou des ci- res végétales.
Des exemples d'huiles qui ont donné satisfaction sont l'huile minérale, l'huile de .silicone, les huiles d'hydrocarbures de pétrole, l'huile d'arachide hydrogénée, l'huile de palme, l'huile de ricin, l'huile de lin, l'huile de périle et l'huile de baleine. Les matières préférées sont les huiles de pétrole comprenant au moins 20%, et, de préférence, plus de 50% d'hydrocarbures cycliques. On peut aussi utiliser diverses résines. Parmi les résines pouvant convenir, on citera les polybutène, polyindène, dipen- tène, allyls, et polyéthylène. De façon générale, on peut utiliser toute résine pouvant être fondue en un liquide non visqueux et thermiquement sta- ble à la température du bain de fusion.
On a constaté aussi que des esters, comme le stéarate butyll- que et le laurate propylénique, sont utiles, ainsi que des liquides organi- ques relativement inertes comme les glycéryl phtalate, méthoxy polyéthylène glycol et phényl diglycol carbonate.
La matière à choisir pour la couche liquide flottant sur la soudure dépend, en partie, des résultats exacts à atteindre. Comme il a été dit, le rôle principal de cette couche est de faire en sorte que la sur- face isolante repousse la soudure qui y adhère et que celle-ci soit ramenée dans le bain de soudure même. Si on désire, en outre, que la matière liqui- . de soit plus ou moins complètement enlevée de l'ensemble après traitement, il faut utiliser une huile qui est liquide à la température ordinaire. Ces huiles peuvent habituellement être enlevées par lavage au toluol ou par d'au- tres solvants organiques courants. On peut aussi dégraissa- à la vapeur.
S on désire que le liquide utilisé pour repousser la soudure serve ensuite d'agent protecteur des éléments de circuit, il faut utiliser une cire ou une résine. On peut, si on veut, ajouter à ces cires des plastifiants et des agents fongicides.
Une autre particularité de l'invention est l'emploi;de vibra- tions sonores ou ultra-soniques appliquées à l'ensemble à circuit imprimé ou au bain, pendant la premier opération de soudure, ou pendant l'enlèvement de la soudure en excès, ou pendant ces deux opérations.
Cette variante de l'invention peut être mise en pratique de la façon suivante. Pendant la sortie de l'ensemble du premier bain de sou- dure, une tête vibrante peut être appliquée contre la face supérieure de la plaque et maintenue jusqu'à ce que la face Inférieure de la plaque perde con-
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tadt avec la surface du bain de soudure.
Des essais ont été faits avec des fréquences de vibration aussi basses que 40 cycles et aussi élevées que 24.0000 cycleso Une amélioration a été constatée dans tous les cas, en ce que l'en- semble pouvait être retiré beaucoup plus rapidement du bain de soudure et que b eaucoup moins de soudure en excès remplissait les intérêts-ces entre condm - teurso De même, des vibrations peuvent être appliquées à l'ensemb, le, à sa sortie du second bain comprenant la couche d'huile, de cire ou de résine flot- tant sur un bain de soudure en fusion. L'emploi des vibrations est même plus efficace dans ce dernier cas.
Quoique l'effet soit le plus important quand les vibrations sont appliquées directement sur la plaque de montage portant le circuit impri- mé, un effet semblable, mais moins prononcé, peut être obtenu, en appliquant les vibrations au bain, à travers des parois du récipient, par exemple.
Quoiqu'on ne connaisse pas exactement les raisons de l'amélio- ration obtenue en appliquant des vibrations au bain ou au circuit, celle-ci semble due à l'affaiblissement des forces d'attraction entre la face de ma- tière isolante et la soudure.
Dans les exemples donnés ci-dessus, le procédé pour retirer l'ensemble du second bain consistait à l'incliner, autour de son axe long3- tudinal, suivant un petit angle de 5 par exemple, quoique cet angle puisse attejndre 10 ou 15 , et à 1?avancer et le monter ainsi jusqu'à ce qu'il sorte entièrement du bain. Ceci n'est qu'un procédé préférée très utile quand les conducteurs sont très rapprochés l'un de l'autre, avec un écartement d'un centième de Pouce (0,25 mm) par exemple. L'ensemble peut aussi être sorti en l'inclinant légèrement puis en le soulevant verticalement, ou, si les conducteurs sont fort écartés, on peut simplement le soulever sans l'incliner.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé de soudage d'un ensemble de conducteurs électriques disposés sur une face d'une plaque de matière isolante, caractérisé en ce qu'on plonge cette face et ses conducteurs dans un bain de soudure en fusion et on la retire ensuite avec le résultat que les conducteurs sont recouverts de soudure et que de la soudure en excès adhère à la face isolante entre les conducteurs, on plonge ensuite la face avec ses conducteurs dans un second bain de soudure en fusion sur'lequel flotte une couche d'une matière liquide relativement inerte, et on tient le dit ensemble, la face avec les conducteurs vers le bas, au niveau ,en substance, de la surface de séparation du second bain de soudure et de la couche flottante, tout en mettant, de façon répétée,
la soudure adhérant à la face isolante et contact avec la soudure en fusion du second bain, jusqu'à ce que suffisamment de soudure en excès soit enlevée pour empêcher les pontages indésirables de conducteurs, et on retire l'ensemble de la couche flottante.
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PROCESS FOR WELDING PRINTED CIRCUITS.
The present invention relates, in general, to an improved method of soldering and, more particularly, to an improved method of simultaneous soldering of all the connections of an assembly comprising several electrical conductors arranged on a surface of electrically insulating material.
Although various types of printed circuits have been used in the past, a common type consists of a plate of electrically insulating material, for example sheets of paper impregnated with a synthetic resin, bearing on one side, one or more electrical conductors in the form of thin flat strips integral with the insulating material. When you want to mount, on the other side of the insulating material plate, several circuit elements that you want to connect at various points to the printed conductors :, on the first side, it is quite a problem to make all these connections quickly and reliably. In a typical assembly there may be more than a hundred connections to make, and making one after another by soldering with a soldering iron is a tedious process.
It is therefore good to be able to use a process which allows an operator to solder all the connections in the same or the same operations.
One method of soldering all connections simultaneously is the dip soldering technique. In this type of process, the entire face of the assembly carrying the conductors printed with the ends of the wires of the circuit elements protruding through the various holes, can be quenched, face downwards, in a bath of molten solder and removed after a short immersion. In this way, all conductors are covered with solder and all connections are soldered at the same time. However, it has been observed that, if the conductors are very close together, there is always solder which bridges the closely spaced conductors in places where no welding is required, and which causes short circuits.
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The present invention relates to an improved method of soldering an assembly by dipping, and especially to a printed circuit as described above in which the conductors are integral with a surface of insulating material, permitting the removal of excess solder between. the connection points of the printed circuit, where it is not needed. In general, the method of the present invention comprises a first operation of immersing the underside of the assembly to be welded, in an ordinary bath of molten weld.
As a result of this operation, each of the electrical conductors is covered with solder, but excess solder usually remains adhered to the electrically insulating surface between the conductors. The next operation consists in immersing the assembly in a second bath of molten material. The second bath contains solder which may be similar to that of the first bath and a top layer of a relatively inert organic liquid which may be selected from a group of oils, waxes and thermally stable resins between approx. 400 F (205 C ) and 600 F (315 C). The assembly is immersed and, preferably, handled in the second bath until practically complete removal of all the solder adhering to the face of insulating material.
In the accompanying drawings:
Figure 1 is a perspective view of the underside of an assembly to which the welding technique of the present invention can be applied.
Figure 2 is a sectional view of a typical solder bath with a layer of excess solder removal material suitable for use in the process of the present invention.
Figure 3 is a section showing one way of immersing the assembly of Figure 1 in the bath of Figure 2, and
Figure 4 is a perspective view showing a preferred way of removing the assembly of Figure 1 from the bath of Figure 2.
A preferred example of a process in accordance with the invention is given below.
EXAMPLE 1.-
As shown in Figure 1, an assembly 2, ready for soldering, includes a mounting plate 4 which can be made of overlapping sheets of paper, impregnated and covered with a synthetic resin. This plate carries, on one face, an electrical circuit 6 composed of several wires or conductors, for example thin strips 8 of sheet copper. The strips are integral with one side of the plate impregnated with synthetic resin. On the face opposite to that comprising the electrical circuit, several circuit elements are mounted, such as capacitors 10, resistors 12 and vacuum tubes 14. These circuit elements have connection wires 16 which pass through the plate 4.
Small diameter holes 18 are provided in the plate, to allow the connection wires to pass.
To weld, the underside of this assembly is first brought into contact with a stripper, such as a solution of resin in alcohol.
Then all of the stripper is removed and immersed rapidly, underside down, into a bath of molten solder which may be common solder 60% tin and 40% lead. The solder bath should be maintained at a temperature suitable for the type of solder used. This temperature is normally between 400 F (205 C) and 600 F (315 C) approximately.
When the assembly is removed from the solder bath, the copper strips are completely covered with solder and all the lead wires 16 are soldered to the strips. Usually, however, excess solder will be found to adhere to various parts of the surface of the synthetic resin mounting plate between the copper strips. These "bridges" are obviously undesirable, since they cause short circuits in operation.
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As FIGS. 2 and 3 show, the next operation consists in introducing the assembly, after exiting the first solder bath, bottom face '' downwards, into a container 20 containing another solder bath 22 on which floats a layer of liquid 24. Preferably, the immersion in the second bath is done immediately after the first, so as not to have to heat the mounting plate and the circuit elements. In this way, there is less risk of damage. The solder can again be 60% tin and 40% lead. The liquid layer
24, about 1/16 inch (1.6 mm) thick, may consist of molten cersihe wax.
The entire bath can be maintained at a temperature depending on the material used and which can be between 400 F (205 C) and 600 F (315 C). By immersing the assembly in the solder bath, it is agitated horizontally for a few seconds, ten for example, with the printed circuit located at the level of the separation surface of the weld and the weld. wax layer. In order to eliminate the possibility of trapped air bubbles, it is also useful to rock the assembly slightly around its horizontal longitudinal axis. During this movement, it is desirable that the tinned circuit, that is, the conductors covered with solder, repeatedly come into contact with the surface of the molten solder pool below the wax layer.
The last step in the process is to exit the entire bath, first tilting the assembly around its horizontal longitudinal axis at an angle of 5, thick, slowly advancing and raising the mounting plate along its length. the slope thus determined by the inclination, until the moment when the plate loses contact with the weld and then with the wax.
A good result is obtained by rocking the assembly for about three seconds? 1 then withdrawing it at a speed of about one inch per five seconds (one centimeter per two seconds), this speed being maintained, 'as long that any part of the circuit remains in contact with any part of the bath. The speed at which the assembly can be removed depends in part on the gauge of the conductors. The greater the spacing, the faster the exit.
In the process described above, the role of the iron layer is to remove by flow the solder adhering to the synthetic resin surface, in any insulating location, without unduly detaching the solder from the conductive metal surfaces. The solder appears to be pushed back from the insulating surface and attracted into the solder bath by its cohesive force, to which it returns.
In the previous example, many variations can be made without departing from the scope of the invention. For example, the composition of the solder can be of any suitable type. Likewise, the aforementioned liquid layer can be any of a large number of oils, waxes or resins which do not decompose between temperatures of 400 F (205 C) and 600 F ( 315 C) usually used to maintain molten solder.
EXAMPLE IIo-
A printed circuit similar to that described in Example I and carrying various circuit elements, as shown in Figure I, is immersed, without the need for a stripper in a solder bath having 35% tin and 65% lead, the bath being maintained at a temperature of about 500 F (260 C).
The soaking technique is the same as in Example I.
After soldering, the lower face of the assembly is brought into contact with the separation surface of the bath of molten solder containing 35% tin and 65% lead and a layer of castor oil. This bath is also maintained at a temperature of about 500 F (260 C) After stirring at the level of the separation surface and removing the assembly as described in Example I, the excess castor oil is removed by rinsing with toluol, and the cleaned assembly is air dried.
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EXAMPLE III.-
A printed circuit and elements assembly of the type shown in figure 1, but whose electrical conductors are of silver printed in a soapstone plate, the silver being integral with the steatite plate through a firing process, is subjected to a first welding operation, as described in the previous examples. This time, however, the solder bath comprises 82.5% cadmium and 17.5% zinc and is maintained at a temperature of 520 F (271 C). If a stripper is required, use zinc ammonium chloride. After welding, the assembly is cooled and the welded part is cleaned with hot water, to remove the remnants of stripper. The cleaned plate is then dried.
As in the previous examples, the lower face of the plate carrying the printed circuit is then agitated at the level of the separation surface with a layer of molten solder having the same composition as the first bath and a layer of polyethylene resin. fondue. This bath is maintained at a temperature of about 520 F (2710 C). The technique for removing the treated plate from the bath is the same as in the previous examples.
A number of different materials can be used as a liquid layer floating on the surface of the solder bath. Generally, it can be a relatively inert organic liquid, preferably a wax, oil or resin which does not decompose at the temperature at which the solder bath is to be maintained. In other words, the material will not decompose between about 400 F (205 C), and 600 F (315 C) Typical cements that can be used are any petroleum hydrocarbon wax such as ceresin wax. or an animal product such as beeswax, or vegetable cinders.
Examples of oils which have given satisfaction are mineral oil, silicone oil, petroleum hydrocarbon oils, hydrogenated peanut oil, palm oil, castor oil, etc. linseed oil, peril oil and whale oil. Preferred materials are petroleum oils comprising at least 20%, and preferably greater than 50%, cyclic hydrocarbons. Various resins can also be used. Among the resins which may be suitable, mention will be made of polybutene, polyindene, dipentene, allyls, and polyethylene. In general, any resin which can be melted to a non-viscous and thermally stable liquid at the temperature of the melt can be used.
Esters, such as butyl stearate and propylene laurate, have also been found to be useful, as well as relatively inert organic liquids such as glyceryl phthalate, methoxy polyethylene glycol, and phenyl diglycol carbonate.
The material to be chosen for the liquid layer floating on the weld depends, in part, on the exact results to be achieved. As has been said, the main role of this layer is to ensure that the insulating surface repels the solder which adheres to it and that the latter is returned to the solder bath itself. If it is further desired that the liquid matter. either more or less completely removed from the assembly after treatment, it is necessary to use an oil which is liquid at ordinary temperature. These oils can usually be removed by washing with toluol or other common organic solvents. You can also degrease with steam.
If it is desired that the liquid used to repel the solder then serve as a protective agent for the circuit elements, a wax or a resin must be used. Plasticizers and fungicidal agents can be added to these waxes if desired.
Another feature of the invention is the use of sonic or ultra-sonic vibrations applied to the printed circuit assembly or to the bath, during the first soldering operation, or during the removal of excess solder. , or during these two operations.
This variant of the invention can be put into practice as follows. During the exit of the assembly from the first solder bath, a vibrating head can be applied against the upper face of the plate and held until the lower face of the plate loses con-
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tadt with the surface of the solder bath.
Tests have been done with vibration frequencies as low as 40 cycles and as high as 24.0000 cycleso An improvement was observed in all cases, in that the assembly could be removed much more quickly from the weld pool and that much less excess solder fulfilled the interests between condm - teurso Likewise, vibrations can be applied to the assembly, when it leaves the second bath comprising the layer of oil, wax or resin floating on a bath of molten solder. The use of vibrations is even more effective in the latter case.
Although the effect is greatest when the vibrations are applied directly to the mounting plate carrying the printed circuit, a similar effect, but less pronounced, can be obtained by applying the vibrations to the bath, through walls of the bath. container, for example.
Although we do not know exactly the reasons for the improvement obtained by applying vibrations to the bath or to the circuit, this seems due to the weakening of the forces of attraction between the face of insulating material and the welding.
In the examples given above, the method of removing the whole of the second bath was to incline it, about its longitudinal axis, at a small angle of 5 for example, although this angle may reach 10 or 15, and to move forward and raise it like this until it comes out of the bath completely. This is only a preferred method very useful when the conductors are very close together, with a pitch of one hundredth of an inch (0.25 mm) for example. The assembly can also be taken out by tilting it slightly and then lifting it vertically, or, if the conductors are far apart, it can simply be lifted without tilting it.
CLAIMS.
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1.- A method of welding a set of electrical conductors arranged on one face of a plate of insulating material, characterized in that this face and its conductors are immersed in a bath of molten solder and then removed with the result that the conductors are covered with solder and excess solder adheres to the insulating face between the conductors, the face with its conductors is then immersed in a second bath of molten solder on which floats a layer of a relatively inert liquid material, and said together with the face with the conductors facing down, at substantially the level of the separation surface of the second solder bath and the floating layer, while repeatedly placing ,
the solder adhering to the insulating face and contact with the molten solder of the second bath, until enough excess solder is removed to prevent unwanted conductor bridging, and the entire floating layer is removed.