CA2293610A1 - Procede et appareil de traitement de sufaces metalliques par voie seche - Google Patents
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Abstract
Dans ce procédé de traitement de surface par voie sèche d'au moins une portion de surface métallique, selon lequel la portion est traitée à une pression voisine de la pression atmosphérique par un flux de gaz de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, on augmente localement la pression du gaz de traitement sur la portion de surface métallique de manière à forcer les espèces chimiques à se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire à la surface. Application au brasage à la vague de composants électroniques sur plaquettes de circuits imprimés.
Description
Procëdé et appareil de traitement de surfaces métalliques par voie sèche La présente invention est relative à un procédé de traitement de surface par voie sèche d'au moins une portion de surface métallique, du genre où la portion est traitée à une pression voisine de la pression atmosphérique par un gaz de traitement comprenant des espèces excitées ou instables.
lo De tels traitements de surface peuvent par exemple intervenir au cours des procëdés de production ou de valorisation de produits plats ou corps creux, dans la production de circuits électroniques tels les plaquettes de circuits imprimés, pour réaliser des fonctions de nettoyage ou fluxage, de dégraissage ou encore d'activation de surface, souvent avant un procédé
ultérieur, qui peut être par exemple un recuit, l'électrodéposition de zinc, d'aluminium, d'étain ou de leurs alliages, un brasage (par exemple de composants électroniques sur la plaquette de circuit imprimé), ou encore le dépôt de revétements organiques tels vernis ou peintures, ou inorganiques tels nitrures ou films à base de silicium.
Dans le domaine de la fabrication des plaquettes de circuit imprimé, ces étapes de traitement de surfaces métalliques sont notamment du décapage, nettoyage, ébavurage des trous de connexion (« desmearing ») ou encore fluxage avant étamage ou brasage.
Des exemples de tels procédés de traitement de surface par voie sèche sont rapportés dans les documents suivants . EP-658391 et EP-658637.
Pour ce qui est du brasage de composants électroniques sur circuit électronique, notamment sur plaquettes de circuits imprimés, les deux méthodes les plus couramment utilisées pour effectuer une telle
lo De tels traitements de surface peuvent par exemple intervenir au cours des procëdés de production ou de valorisation de produits plats ou corps creux, dans la production de circuits électroniques tels les plaquettes de circuits imprimés, pour réaliser des fonctions de nettoyage ou fluxage, de dégraissage ou encore d'activation de surface, souvent avant un procédé
ultérieur, qui peut être par exemple un recuit, l'électrodéposition de zinc, d'aluminium, d'étain ou de leurs alliages, un brasage (par exemple de composants électroniques sur la plaquette de circuit imprimé), ou encore le dépôt de revétements organiques tels vernis ou peintures, ou inorganiques tels nitrures ou films à base de silicium.
Dans le domaine de la fabrication des plaquettes de circuit imprimé, ces étapes de traitement de surfaces métalliques sont notamment du décapage, nettoyage, ébavurage des trous de connexion (« desmearing ») ou encore fluxage avant étamage ou brasage.
Des exemples de tels procédés de traitement de surface par voie sèche sont rapportés dans les documents suivants . EP-658391 et EP-658637.
Pour ce qui est du brasage de composants électroniques sur circuit électronique, notamment sur plaquettes de circuits imprimés, les deux méthodes les plus couramment utilisées pour effectuer une telle
2 PCT/FR99/00916 opération de brasage, sont le " brasage à la vague" et le "brasage par refusion".
Dans la technique de brasage par refusion, une pâte à braser contenant un mélange d'alliage mêtallique et de flux est déposé sur le circuit imprimé en des emplacements de connexion des composants, puis les composants sont placés sur la plaque. La plaque munie des composants est ensuite insérée dans un four â refusion de manière à apporter une quantité de chaleur nécessaire pour permettre d'obtenir la fusion de l'alliage métallique, ainsi que l'activation de l'élément fluxant contenu dans la pâte.
Le brasage à la vague consiste quant à lui à
amener les plaquettes portant les composants électroniques à braser en contact avec une ou plusieurs vagues d'alliage de soudure liquide obtenues par circulation d'un bain de soudure contenu dans un bac, au moyen d'une buse.
Généralement, les circuits sont préalablement fluxés dans une zone amont de la machine de brasage â la vague, à l'aide d'un spray de flux ou d'une mousse de f lux, puis préchauffés de manière à activer les flux précédemment déposés, de manière à nettoyer les surfaces à braser, pour l'élimination des oxydes, des contaminants organiques.
Comme pour le brasage par refusion, afin que l'alliage vienne mouiller les métallisations et former les connexions, il est nêcessaire de procéder â un décapage des métallisations, c'est-à-dire de la plaquette de circuit imprimé et des composants qu'elle porte. Ce décapage est généralement effectué par un agent qui peut se présenter sous forme liquide ou gazeuse.
Pour procéder â un décapage par voie gazeuse, on peut utiliser un flux de gaz contenant des espèces chimiques excitées ou instables, dirigé vers le circuit
Dans la technique de brasage par refusion, une pâte à braser contenant un mélange d'alliage mêtallique et de flux est déposé sur le circuit imprimé en des emplacements de connexion des composants, puis les composants sont placés sur la plaque. La plaque munie des composants est ensuite insérée dans un four â refusion de manière à apporter une quantité de chaleur nécessaire pour permettre d'obtenir la fusion de l'alliage métallique, ainsi que l'activation de l'élément fluxant contenu dans la pâte.
Le brasage à la vague consiste quant à lui à
amener les plaquettes portant les composants électroniques à braser en contact avec une ou plusieurs vagues d'alliage de soudure liquide obtenues par circulation d'un bain de soudure contenu dans un bac, au moyen d'une buse.
Généralement, les circuits sont préalablement fluxés dans une zone amont de la machine de brasage â la vague, à l'aide d'un spray de flux ou d'une mousse de f lux, puis préchauffés de manière à activer les flux précédemment déposés, de manière à nettoyer les surfaces à braser, pour l'élimination des oxydes, des contaminants organiques.
Comme pour le brasage par refusion, afin que l'alliage vienne mouiller les métallisations et former les connexions, il est nêcessaire de procéder â un décapage des métallisations, c'est-à-dire de la plaquette de circuit imprimé et des composants qu'elle porte. Ce décapage est généralement effectué par un agent qui peut se présenter sous forme liquide ou gazeuse.
Pour procéder â un décapage par voie gazeuse, on peut utiliser un flux de gaz contenant des espèces chimiques excitées ou instables, dirigé vers le circuit
3 PCT/FR99/00916 imprimé, ce flux venant décaper les métallisations avant l'étape de brasage.
Dans ce domaine du fluxage par voie sèche de surfaces métalliques avant brasage ou étamage, les travaux menés à bien par la Demanderesse ont montré
qu'afin d'obtenir un décapage efficace, il est nécessaire que les espèces chimiques viennent traiter toutes les métallisations, incluant les trous ménagés dans les emplacements de connexion de la plaquette et, d'autre part, les pattes des composants insérés « through hole components » en anglais).
I1 apparait alors que selon les méthodes actuellement disponibles de traitement par voie sèche, bien que le flux de gaz venant traiter la plaquette de circuit imprimé soit généralement émis selon une direction sensiblement perpendiculaire à celle-ci, le f lux tend naturellement à s'écraser de sorte que les particules, et en particulier les particules situées en périphérie, tendent à se déplacer tangentiellement à la surface de la plaquette.
On conçoit donc que ce type de technique de décapage doive être encore amélioré, notamment en vue d'assurer de façon plus efficace et systëmatique le décapage des trous ménagés dans la plaquette pour l'insertion des pattes de composants électroniques dits « à fil » ou « à insérer ».
Un des objectifs de la présente invention est de proposer de telles améliorations.
Cet objectif est selon l'invention atteint en ce que les espèces excitées ou instables possèdent une composante de vitesse substantiellement perpendiculaire à
la surface.
L'invention a donc pour objet un procédé de traitement de surface par voie sèche d'au moins une portion de surface métallique, selon lequel la portion est traitée â une pression voisine de la pression
Dans ce domaine du fluxage par voie sèche de surfaces métalliques avant brasage ou étamage, les travaux menés à bien par la Demanderesse ont montré
qu'afin d'obtenir un décapage efficace, il est nécessaire que les espèces chimiques viennent traiter toutes les métallisations, incluant les trous ménagés dans les emplacements de connexion de la plaquette et, d'autre part, les pattes des composants insérés « through hole components » en anglais).
I1 apparait alors que selon les méthodes actuellement disponibles de traitement par voie sèche, bien que le flux de gaz venant traiter la plaquette de circuit imprimé soit généralement émis selon une direction sensiblement perpendiculaire à celle-ci, le f lux tend naturellement à s'écraser de sorte que les particules, et en particulier les particules situées en périphérie, tendent à se déplacer tangentiellement à la surface de la plaquette.
On conçoit donc que ce type de technique de décapage doive être encore amélioré, notamment en vue d'assurer de façon plus efficace et systëmatique le décapage des trous ménagés dans la plaquette pour l'insertion des pattes de composants électroniques dits « à fil » ou « à insérer ».
Un des objectifs de la présente invention est de proposer de telles améliorations.
Cet objectif est selon l'invention atteint en ce que les espèces excitées ou instables possèdent une composante de vitesse substantiellement perpendiculaire à
la surface.
L'invention a donc pour objet un procédé de traitement de surface par voie sèche d'au moins une portion de surface métallique, selon lequel la portion est traitée â une pression voisine de la pression
4 PCT/FR99/00916 atmosphérique par un flux de gaz de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, caractérisé en ce que l'on augmente localement la pression du gaz de traitement sur la surface métallique de manière à forcer les espèces chimiques à se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire à ladite surface.
Le procédé suivant l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes .
- le gaz de traitement est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées ;
- le gaz de traitement est obtenu à partir d'un mélange gazeux primaire et le cas échéant d'un mélange gazeux adjacent, le mélange gazeux primaire étant obtenu à la sortie de gaz d'au moins un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, dans lequel a êté transformé un mélange gazeux initial comprenant un gaz inerte et/ou un gaz réducteur et/ou un gaz oxydant, le mélange adjacent n'ayant pas transité par l'appareil ;
- le flux de gaz de traitement étant émis en direction de la surface selon une direction généralement perpendiculaire à celle-ci, et comportant, en périphérie des particules excitées ou instables animées d'un mouvement selon une direction sensiblement tangente à la surface, la pression du flux de gaz de traitement sur la surface est augmentée en périphérie du flux ;
- la pression du gaz de traitement sur la surface est augmentée au moyen d'au moins un flux de gaz d'entrafnement injecté perpendiculairement à la surface ;
- le gaz d'entraînement comporte de l'azote ;
- en variante, la portion de surface à traiter étant disposée ~ dans une chambre de traitement, la pression du gaz de traitement sur la surface est augmentée au moyen d' au moins un ventilateur tourné vers la surface de manière à forcer le flux de gaz de
Le procédé suivant l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes .
- le gaz de traitement est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées ;
- le gaz de traitement est obtenu à partir d'un mélange gazeux primaire et le cas échéant d'un mélange gazeux adjacent, le mélange gazeux primaire étant obtenu à la sortie de gaz d'au moins un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, dans lequel a êté transformé un mélange gazeux initial comprenant un gaz inerte et/ou un gaz réducteur et/ou un gaz oxydant, le mélange adjacent n'ayant pas transité par l'appareil ;
- le flux de gaz de traitement étant émis en direction de la surface selon une direction généralement perpendiculaire à celle-ci, et comportant, en périphérie des particules excitées ou instables animées d'un mouvement selon une direction sensiblement tangente à la surface, la pression du flux de gaz de traitement sur la surface est augmentée en périphérie du flux ;
- la pression du gaz de traitement sur la surface est augmentée au moyen d'au moins un flux de gaz d'entrafnement injecté perpendiculairement à la surface ;
- le gaz d'entraînement comporte de l'azote ;
- en variante, la portion de surface à traiter étant disposée ~ dans une chambre de traitement, la pression du gaz de traitement sur la surface est augmentée au moyen d' au moins un ventilateur tourné vers la surface de manière à forcer le flux de gaz de
5 PCT/FR99/00916 traitement à venir frapper le surface selon une direction sensiblement perpendiculairement à cette dernière ;
- les espèces chimiques excitées ou instables sont obtenues par passage d'un gaz initial dans une décharge ëlectrique ; et - le gaz de traitement comportant les espèces chimiques excitées ou instables est produit à partir d'un mêlange gazeux initial réducteur comprenant de l'azote et de l'hydrogène.
l0 Un exemple d'appareil de formation d'espêces gazeuses excitées ou instables est décrit dans le document EP-658391 déjà cité.
L'invention concerne également un procédé de brasage à la vague de composants électroniques sur circuit électronique, au cours duquel .
- on place les composants sur des emplacements de connexion ménagês sur le circuit, - on effectue une opération de fluxage du circuit par traitement de ce dernier, à une pression voisine de la pression atmosphérique, au moyen d'un flux de gaz de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables, et - on met le circuit portant les composants en contact avec au moins une vague d'un alliage de soudure, caractérisé en ce qu'au cours de l'opération de fluxage du circuit électronique, on augmente localement la pression du gaz de traitement sur le circuit de manière à forcer les espèces chimiques à se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire au circuit.
L'invention a également pour objet un appareil de traitement d'au moins une portion de surface métallique par voie sèche,- pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus, caractêrisé en ce qu'il comporte une source de gaz de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables, un dispositif de convoyage de pièces comportant ladite au moins une
- les espèces chimiques excitées ou instables sont obtenues par passage d'un gaz initial dans une décharge ëlectrique ; et - le gaz de traitement comportant les espèces chimiques excitées ou instables est produit à partir d'un mêlange gazeux initial réducteur comprenant de l'azote et de l'hydrogène.
l0 Un exemple d'appareil de formation d'espêces gazeuses excitées ou instables est décrit dans le document EP-658391 déjà cité.
L'invention concerne également un procédé de brasage à la vague de composants électroniques sur circuit électronique, au cours duquel .
- on place les composants sur des emplacements de connexion ménagês sur le circuit, - on effectue une opération de fluxage du circuit par traitement de ce dernier, à une pression voisine de la pression atmosphérique, au moyen d'un flux de gaz de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables, et - on met le circuit portant les composants en contact avec au moins une vague d'un alliage de soudure, caractérisé en ce qu'au cours de l'opération de fluxage du circuit électronique, on augmente localement la pression du gaz de traitement sur le circuit de manière à forcer les espèces chimiques à se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire au circuit.
L'invention a également pour objet un appareil de traitement d'au moins une portion de surface métallique par voie sèche,- pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini ci-dessus, caractêrisé en ce qu'il comporte une source de gaz de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables, un dispositif de convoyage de pièces comportant ladite au moins une
6 PCT/FR99/00916 portion de surface métallique, permettant d'amener les pièces en contact avec un flux de gaz de traitement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour augmenter localement la pression du gaz de traitement sur chaque pièce, de manière â forcer les espêces chimiques à
se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire à cette derniêre.
L'invention a également pour objet un appareil de brasage à la vague de composants ëlectroniques sur l0 circuit électronique, pour la mise en oeuvre d'un procédé
tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de convoyage de circuits à travers au moins un dispositif de fluxage de circuits, par traitement de ces derniers au moyen d'un flux de gaz de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables, lesdits circuits portant sur au moins une de leur face les composants à braser sur des emplacements de connexion de ces derniers, puis à travers un bac contenant un alliage de soudure en vue du brasage des composants, et en ce que au moins l'un desdits dispositifs de fluxage comporte des moyens pour augmenter localement la pression du flux de gaz de traitement sur chaque circuit, de maniêre à forcer les espèces chimiques à se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire à ce dernier.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels .
- la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil de brasage à la vague conforme à
l'invention; -- la figure 2 est une représentation schématique en coupe d'un dispositif de formation d'espëces chimiques excitêes ou instables entrant dans la constitution du WO 99/57334 ~ PCT/FR99/00916 dispositif de fluxage de l'appareil de brasage à la vague de figure 1;
- la figure 3 représente un premier mode de réalisation des moyens pour augmenter localement la pression du gaz de traitement sur une pièce ; et - la figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation des moyens pour augmenter localement la pression du gaz de traitement sur une pièce.
En référence à la figure 1, un appareil de brasage à la vague conforme à l'invention, comporte pour le mode de réalisation représenté un dispositif 10 de convoyage de circuits 12 (ici par exemple des plaquettes de circuit imprimé), d'un premier poste 14 de préchauffage des plaquettes, vers un dispositif 16 de traitement des plaquettes 12 avant brasage, par traitement de ces derniëres au moyen d'espëces chimiques excitées ou instables, puis vers un poste 18 de brasage à la vague au niveau duquel les plaquettes, portant les composants électroniques à braser, sont mises en contact avec au moins une vague d'un alliage de soudure.
Comme on le voit sur la figure 1, le dispositif de convoyage 10 comporte un ou plusieurs tapis de transfert, tel que 20, illustré en traits mixtes sur cette figure, sur lesquels sont disposés les plaquettes 12 de circuit imprimé.
Chaque plaquette 12 est ici munie d'un ensemble de trous traversants dans lesquels s'insèrent les pattes des composants électroniques, tel que 22 et 24, qu'il convient de braser.
Comme cela est visible sur la figure 1, le tapis 20 s'étend entre deux rouleaux de guidage, tels que 26, dont au moins l'un est moteur.
Les plaquettes 12, disposées sur le tapis 20 sont tout d'abord transférées du premier poste 14 de prêchauffage au niveau duquel est disposé un dispositif de traitement thermique 28 approprié, puis vers le deuxième poste ï6 de fluxage au niveau duquel les plaquettes subissent une opération de décontamination et de désoxydation par mise en contact des plaquettes avec des espèces gazeuses excitées ou instables.
Les plaquettes ainsi fluxées sont ensuite mises en contact avec au moins une vague 30 d'alliage de soudure, au niveau du poste de soudure 18, laquelle vague 30 est obtenue par pompage d'un bain de soudure contenu dans un bac 32, au travers d'une buse 34.
Les espèces gazeuses excitées ou instables, venant traiter les plaquettes 12 au niveau du poste de fluxage 16, sont ici obtenues en faisant passer un gaz initial approprié, par exemple un mélange gazeux réducteur contenant par exemple de l'azote et de l'hydrogène, à
travers un dispositif, tel que 36, de formation d'espêces chimiques excitées ou instables, par passage du gaz initial dans une décharge électrique.
Comme représenté sur la figure 2, chaque dispositif 36 de formation d'espèces chimiques excitées ou instables comporte pour le mode de réalisation représenté, une premiëre électrode tubulaire 37, formêe par exemple par une face interne d'un bloc 38 métallique, et dans laquelle est disposé concentriquement un ensemble formé d'un tube en matériau diélectrique 40 par exemple en céramique, sur la face interne duquel est dëposée, par métallisation, une deuxiëme électrode 41 exagérément épaissie sur la figure 2, afin d'améliorer la clarté.
Le tube diélectrique 40 et la deuxiême électrode 41 définissent, avec la première électrode 37, un passage tubulaire de gaz 42, et, intérieurement, un volume interne 44 dans lequel on fait circuler un fluide réfrigérant. -Le bloc 38 comporte, diamétralement opposées, deux f entes longitudinales 46 et 48 formant respectivement l'entrée du gaz initial à exciter dans le passage 42 et la sortie de flux de gaz de traitement comportant les espèces gazeuses excitées ou instables.
Les fentes 46 et 48 s'étendent sur toute la longueur axiale de la cavité 42.
Par ailleurs, le bloc 38 comporte en outre, avantageusement, à la périphérie de la première électrode 37 une pluralité de conduits, tels que 50, pour le passage d'un fluide réfrigérant, par exemple de l'eau.
On voit par ailleurs sur la figure 2 que la fente l0 46 d'entrêe de gaz communique avec une chambre d'homogénéisation 52 formée dans une bottier 54 accolé au bloc 38 et comportant une tubulure 56 d'amenée de gaz initial.
Le module est complété par un générateur électrique 58 à haute tension et haute fréquence destiné
à engendrer une décharge dans le mélange gazeux circulant dans le passage de gaz 42 de manière à provoquer, une excitation des molécules gazeuses entrant dans sa constitution et générer ainsi en sortie 48, un mélange gazeux de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables mais étant substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées, qui viennent désoxyder et décontaminer la surface externe des plaquettes de circuit imprimé 20 (figure 1).
Comme il apparaitra alors clairement à l'homme du métier, les plaquettes sont ici en situation de post-décharge.
Ainsi, chaque dispositif 36 de formation d'espèces chimiques excitées ou instables génère, en sortie, un flux de gaz comportant des espèces chimiques émises selon une direction généralement perpendiculaire à la surface des plaquettes T2 à traiter.
Comme cela est visible sur les figures 3 et 4, le f lux de gaz comportant les espèces chimiques destinées â
assurer le fluxage de la plaquette tend naturellement à
s'évaser, de sorte que les particules situées en *rB
périphérie du flux tendent à se déplacer selon une direction sensiblement parallêle â la surface de la plaquette.
Comme cela a été mentionné précédemment, cette portion de flux présente une efficacité moindre pour le traitement des trous ménagés dans la plaquette pour le montage des composants.
Pour pallier cet inconvénient, et selon l'invention, on force les particules excitêes à se propager sensiblement perpendiculairement à la plaquette de maniêre à venir s'engager dans les trous.
Pour ce faire, on augmente localement la pression, sur chaque plaquette 12, du flux de gaz contenant les espèces chimiques.
Plus prëférentiellement, dans la mesure où les particules incriminées se situent en périphérie du flux de traitement, la pression du flux de traitement est augmentée en périphérie du flux.
Selon un premier mode de réalisation, visible sur la figure 3, on augmente la pression du flux de gaz activé en utilisant un jet de gaz auxiliaire d'entraînement(ne passant pas par la décharge êlectrique), par exemple de l'azote ou un gaz identique â
celui utilisé pour générer les particules excitées, par exemple de l'azote mélangé avec de l'hydrogène et, le cas échéant, de la vapeur d'eau.
Comme cela est visible sur la figure 3, le jet de gaz d'entraînement est généré au moyen d'un dispositif d'entrainement 60, adapté pour projeter le gaz d'entraînement, prélevé à partir d'une enceinte 62, selon une direction sensiblement parallèle à l'axe des trous, c'est-à-dire perpendiculaire à la surface à traiter, comme représenté par les flèches F, et ce avec une vitesse relativement importante, par exemple comprise entre 10 et 100 m/s.
Les moyens 60 pourront par exemple être constitués d'un couteau à effet venturi ou d'un amplificateur de dêbit.
Sous l'action de ce jet de gaz d'entraînement, les particules excitées ou instables sont dès lors forcées à
se diriger parallèlement à l'axe des trous à traiter.
On améliore ainsi considérablement la largeur de la zone traitée par le flux de particules excitées.
Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 4, chaque plaquette, se situant au niveau du poste 16 de fluxage, dans une enceinte préférentiellement étanche, la pression du gaz de traitement sur la plaquette est augmentée au moyen d'au moins un ventilateur 64 tourné vers la plaquette et disposé au niveau de la périphérie du flux de gaz de manière à
forcer, dans cette zone, le flux de gaz de traitement â
se diriger dans une direction sensiblement perpendiculaire â la plaquette.
On conçoit que, dans ce mode de réalisation, le gaz d'entraînement est prélevé à partir du gaz de traitement présent dans l'enceinte.
Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment en référence â la figure 3, il est ainsi possible d'augmenter considérablement, à l'aide de ce dispositif d'entrainement, la surface traitée par le flux de gaz contenant les espêces excitêes ou instables.
Quoique la présente invention ait étë décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée pour autant mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaitront â l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.
Ainsi, si l' invention a êtê tout particulièrement exemplifiée dans ce qui précède dans le cas du brasage à
la vague de composants sur circuits électroniques, on comprend qu'elle s'applique beaucoup plus largement à
bien d'autres traitements de surface, qu'il s'agisse de traitements d surfaces mis en oeuvre dans la fabrication de circuits imprimés, mono ou multicouches (opérations de décapage, nettoyage, ébavurage des trous de connexion-s « desmearing »- ou encore fluxage avant étamage ou autre dépôt de couches métalliques) et bien sûr dans d'autres industries mettant en oeuvre d'autres types de surfaces métalliques.
se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire à cette derniêre.
L'invention a également pour objet un appareil de brasage à la vague de composants ëlectroniques sur l0 circuit électronique, pour la mise en oeuvre d'un procédé
tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de convoyage de circuits à travers au moins un dispositif de fluxage de circuits, par traitement de ces derniers au moyen d'un flux de gaz de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables, lesdits circuits portant sur au moins une de leur face les composants à braser sur des emplacements de connexion de ces derniers, puis à travers un bac contenant un alliage de soudure en vue du brasage des composants, et en ce que au moins l'un desdits dispositifs de fluxage comporte des moyens pour augmenter localement la pression du flux de gaz de traitement sur chaque circuit, de maniêre à forcer les espèces chimiques à se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire à ce dernier.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels .
- la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil de brasage à la vague conforme à
l'invention; -- la figure 2 est une représentation schématique en coupe d'un dispositif de formation d'espëces chimiques excitêes ou instables entrant dans la constitution du WO 99/57334 ~ PCT/FR99/00916 dispositif de fluxage de l'appareil de brasage à la vague de figure 1;
- la figure 3 représente un premier mode de réalisation des moyens pour augmenter localement la pression du gaz de traitement sur une pièce ; et - la figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation des moyens pour augmenter localement la pression du gaz de traitement sur une pièce.
En référence à la figure 1, un appareil de brasage à la vague conforme à l'invention, comporte pour le mode de réalisation représenté un dispositif 10 de convoyage de circuits 12 (ici par exemple des plaquettes de circuit imprimé), d'un premier poste 14 de préchauffage des plaquettes, vers un dispositif 16 de traitement des plaquettes 12 avant brasage, par traitement de ces derniëres au moyen d'espëces chimiques excitées ou instables, puis vers un poste 18 de brasage à la vague au niveau duquel les plaquettes, portant les composants électroniques à braser, sont mises en contact avec au moins une vague d'un alliage de soudure.
Comme on le voit sur la figure 1, le dispositif de convoyage 10 comporte un ou plusieurs tapis de transfert, tel que 20, illustré en traits mixtes sur cette figure, sur lesquels sont disposés les plaquettes 12 de circuit imprimé.
Chaque plaquette 12 est ici munie d'un ensemble de trous traversants dans lesquels s'insèrent les pattes des composants électroniques, tel que 22 et 24, qu'il convient de braser.
Comme cela est visible sur la figure 1, le tapis 20 s'étend entre deux rouleaux de guidage, tels que 26, dont au moins l'un est moteur.
Les plaquettes 12, disposées sur le tapis 20 sont tout d'abord transférées du premier poste 14 de prêchauffage au niveau duquel est disposé un dispositif de traitement thermique 28 approprié, puis vers le deuxième poste ï6 de fluxage au niveau duquel les plaquettes subissent une opération de décontamination et de désoxydation par mise en contact des plaquettes avec des espèces gazeuses excitées ou instables.
Les plaquettes ainsi fluxées sont ensuite mises en contact avec au moins une vague 30 d'alliage de soudure, au niveau du poste de soudure 18, laquelle vague 30 est obtenue par pompage d'un bain de soudure contenu dans un bac 32, au travers d'une buse 34.
Les espèces gazeuses excitées ou instables, venant traiter les plaquettes 12 au niveau du poste de fluxage 16, sont ici obtenues en faisant passer un gaz initial approprié, par exemple un mélange gazeux réducteur contenant par exemple de l'azote et de l'hydrogène, à
travers un dispositif, tel que 36, de formation d'espêces chimiques excitées ou instables, par passage du gaz initial dans une décharge électrique.
Comme représenté sur la figure 2, chaque dispositif 36 de formation d'espèces chimiques excitées ou instables comporte pour le mode de réalisation représenté, une premiëre électrode tubulaire 37, formêe par exemple par une face interne d'un bloc 38 métallique, et dans laquelle est disposé concentriquement un ensemble formé d'un tube en matériau diélectrique 40 par exemple en céramique, sur la face interne duquel est dëposée, par métallisation, une deuxiëme électrode 41 exagérément épaissie sur la figure 2, afin d'améliorer la clarté.
Le tube diélectrique 40 et la deuxiême électrode 41 définissent, avec la première électrode 37, un passage tubulaire de gaz 42, et, intérieurement, un volume interne 44 dans lequel on fait circuler un fluide réfrigérant. -Le bloc 38 comporte, diamétralement opposées, deux f entes longitudinales 46 et 48 formant respectivement l'entrée du gaz initial à exciter dans le passage 42 et la sortie de flux de gaz de traitement comportant les espèces gazeuses excitées ou instables.
Les fentes 46 et 48 s'étendent sur toute la longueur axiale de la cavité 42.
Par ailleurs, le bloc 38 comporte en outre, avantageusement, à la périphérie de la première électrode 37 une pluralité de conduits, tels que 50, pour le passage d'un fluide réfrigérant, par exemple de l'eau.
On voit par ailleurs sur la figure 2 que la fente l0 46 d'entrêe de gaz communique avec une chambre d'homogénéisation 52 formée dans une bottier 54 accolé au bloc 38 et comportant une tubulure 56 d'amenée de gaz initial.
Le module est complété par un générateur électrique 58 à haute tension et haute fréquence destiné
à engendrer une décharge dans le mélange gazeux circulant dans le passage de gaz 42 de manière à provoquer, une excitation des molécules gazeuses entrant dans sa constitution et générer ainsi en sortie 48, un mélange gazeux de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables mais étant substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées, qui viennent désoxyder et décontaminer la surface externe des plaquettes de circuit imprimé 20 (figure 1).
Comme il apparaitra alors clairement à l'homme du métier, les plaquettes sont ici en situation de post-décharge.
Ainsi, chaque dispositif 36 de formation d'espèces chimiques excitées ou instables génère, en sortie, un flux de gaz comportant des espèces chimiques émises selon une direction généralement perpendiculaire à la surface des plaquettes T2 à traiter.
Comme cela est visible sur les figures 3 et 4, le f lux de gaz comportant les espèces chimiques destinées â
assurer le fluxage de la plaquette tend naturellement à
s'évaser, de sorte que les particules situées en *rB
périphérie du flux tendent à se déplacer selon une direction sensiblement parallêle â la surface de la plaquette.
Comme cela a été mentionné précédemment, cette portion de flux présente une efficacité moindre pour le traitement des trous ménagés dans la plaquette pour le montage des composants.
Pour pallier cet inconvénient, et selon l'invention, on force les particules excitêes à se propager sensiblement perpendiculairement à la plaquette de maniêre à venir s'engager dans les trous.
Pour ce faire, on augmente localement la pression, sur chaque plaquette 12, du flux de gaz contenant les espèces chimiques.
Plus prëférentiellement, dans la mesure où les particules incriminées se situent en périphérie du flux de traitement, la pression du flux de traitement est augmentée en périphérie du flux.
Selon un premier mode de réalisation, visible sur la figure 3, on augmente la pression du flux de gaz activé en utilisant un jet de gaz auxiliaire d'entraînement(ne passant pas par la décharge êlectrique), par exemple de l'azote ou un gaz identique â
celui utilisé pour générer les particules excitées, par exemple de l'azote mélangé avec de l'hydrogène et, le cas échéant, de la vapeur d'eau.
Comme cela est visible sur la figure 3, le jet de gaz d'entraînement est généré au moyen d'un dispositif d'entrainement 60, adapté pour projeter le gaz d'entraînement, prélevé à partir d'une enceinte 62, selon une direction sensiblement parallèle à l'axe des trous, c'est-à-dire perpendiculaire à la surface à traiter, comme représenté par les flèches F, et ce avec une vitesse relativement importante, par exemple comprise entre 10 et 100 m/s.
Les moyens 60 pourront par exemple être constitués d'un couteau à effet venturi ou d'un amplificateur de dêbit.
Sous l'action de ce jet de gaz d'entraînement, les particules excitées ou instables sont dès lors forcées à
se diriger parallèlement à l'axe des trous à traiter.
On améliore ainsi considérablement la largeur de la zone traitée par le flux de particules excitées.
Selon un autre mode de réalisation visible sur la figure 4, chaque plaquette, se situant au niveau du poste 16 de fluxage, dans une enceinte préférentiellement étanche, la pression du gaz de traitement sur la plaquette est augmentée au moyen d'au moins un ventilateur 64 tourné vers la plaquette et disposé au niveau de la périphérie du flux de gaz de manière à
forcer, dans cette zone, le flux de gaz de traitement â
se diriger dans une direction sensiblement perpendiculaire â la plaquette.
On conçoit que, dans ce mode de réalisation, le gaz d'entraînement est prélevé à partir du gaz de traitement présent dans l'enceinte.
Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment en référence â la figure 3, il est ainsi possible d'augmenter considérablement, à l'aide de ce dispositif d'entrainement, la surface traitée par le flux de gaz contenant les espêces excitêes ou instables.
Quoique la présente invention ait étë décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée pour autant mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaitront â l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.
Ainsi, si l' invention a êtê tout particulièrement exemplifiée dans ce qui précède dans le cas du brasage à
la vague de composants sur circuits électroniques, on comprend qu'elle s'applique beaucoup plus largement à
bien d'autres traitements de surface, qu'il s'agisse de traitements d surfaces mis en oeuvre dans la fabrication de circuits imprimés, mono ou multicouches (opérations de décapage, nettoyage, ébavurage des trous de connexion-s « desmearing »- ou encore fluxage avant étamage ou autre dépôt de couches métalliques) et bien sûr dans d'autres industries mettant en oeuvre d'autres types de surfaces métalliques.
Claims (21)
1. Procédé de traitement de surface par voie sèche d'au moins une portion de surface métallique, selon lequel la portion est traitée à une pression voisine de la pression atmosphérique par un flux de gaz de traitement comprenant des espèces excitées ou instables, caractérisé en ce que l'on augmente localement la pression du gaz de traitement sur la portion de surface métallique de manière à forcer les espèces chimiques à se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire â ladite surface.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les espèces chimiques excitées ou instables sont obtenues par passage d'un gaz initial dans une décharge électrique.
en ce que les espèces chimiques excitées ou instables sont obtenues par passage d'un gaz initial dans une décharge électrique.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit gaz de traitement est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit gaz de traitement est obtenu à partir d'un mélange gazeux primaire et le cas échéant d'un mélange gazeux adjacent, ledit mélange gazeux primaire étant obtenu à la sortie de gaz d'au moins un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, dans lequel a été transformé un mélange gazeux initial comprenant un gaz inerte et/ou un gaz réducteur et/ou un gaz oxydant, Ledit mélange adjacent n'ayant pas transité
par le dit appareil.
par le dit appareil.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le flux de gaz de traitement étant émis en direction de ladite portion de surface selon une direction généralement perpendiculaire à celle-ci, et comportant, en périphérie, des particules excitées ou instables animées d'un mouvement selon une direction sensiblement tangente à ladite portion de surface, la pression du gaz de traitement sur ladite portion de surface est augmentée en périphérie dudit flux.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pression du gaz de traitement sur ladite portion de surface est augmentée au moyen d'au moins un flux de gaz d'entraînement injecté
perpendiculairement à ladite portion de surface.
perpendiculairement à ladite portion de surface.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé
en ce que le gaz d'entraînement comporte de l'azote.
en ce que le gaz d'entraînement comporte de l'azote.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite portion de surface étant disposée dans une chambre de traitement, la pression du gaz de traitement sur ladite portion de surface est augmentée au moyen d'au moins un ventilateur tourné vers ladite surface de manière à forcer le flux de gaz de traitement à venir frapper ladite portion de surface selon une direction sensiblement perpendiculaire à cette dernière.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite portion de surface métallique est présente sur une plaquette de circuits imprimés, et en ce que ledit traitement de surface réalise l'une ou plusieurs des fonctions suivantes sur ladite surface : nettoyage, dégraissage, activation de surface, ébavurage, fluxage avant brasage ou étamage.
10. Procédé de brasage à la vague de composants électroniques (22,24) sur circuit électronique au cours duquel :
- on place les composants (22,24) sur des emplacements de connexion ménagés sur le circuit, - on effectue une opération de fluxage du circuit (12) par traitement de cette dernière, à une pression voisine de la pression atmosphérique, au moyen d'un flux de gaz de traitement, en utilisant le procédé
de traitement de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ; et - on met le circuit (12) portant les composants (22,24) en contact avec une vague (30) d'un alliage de soudure.
- on place les composants (22,24) sur des emplacements de connexion ménagés sur le circuit, - on effectue une opération de fluxage du circuit (12) par traitement de cette dernière, à une pression voisine de la pression atmosphérique, au moyen d'un flux de gaz de traitement, en utilisant le procédé
de traitement de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ; et - on met le circuit (12) portant les composants (22,24) en contact avec une vague (30) d'un alliage de soudure.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé
en ce que le flux de gaz de traitement étant émis en direction du circuit (12) selon une direction généralement perpendiculaire à celle-ci, et comportant, en périphérie, des particules excitées ou instables animées d'un mouvement selon une direction sensiblement tangente à la surface du circuit (12), la pression du flux de gaz de traitement sur le circuit (12) est augmentée en périphérie dudit flux.
en ce que le flux de gaz de traitement étant émis en direction du circuit (12) selon une direction généralement perpendiculaire à celle-ci, et comportant, en périphérie, des particules excitées ou instables animées d'un mouvement selon une direction sensiblement tangente à la surface du circuit (12), la pression du flux de gaz de traitement sur le circuit (12) est augmentée en périphérie dudit flux.
12. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la pression du gaz de traitement sur le circuit est augmentée au moyen d'au moins un flux de gaz d'entraînement injecté
perpendiculairement au circuit.
perpendiculairement au circuit.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé
en ce que le gaz d'entraînement comporte de l'azote.
en ce que le gaz d'entraînement comporte de l'azote.
14. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de fluxage, le circuit étant disposé dans une chambre de traitement, la pression du gaz de traitement sur le circuit est augmentée au moyen d'au moins un ventilateur (64) tourné
vers le circuit de manière à forcer le flux de gaz de traitement à venir frapper le circuit (12) selon une direction sensiblement perpendiculaire à ce dernier.
vers le circuit de manière à forcer le flux de gaz de traitement à venir frapper le circuit (12) selon une direction sensiblement perpendiculaire à ce dernier.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que les espèces chimiques excitées ou instables sont obtenues par passage d'un gaz initial dans une décharge électrique.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que le gaz de traitement comportant les espèces chimiques excitées ou instables est produit à partir d'un mélange gazeux réducteur comportant de l'azote et de l'hydrogène.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que ledit gaz de traitement est substantiellement dépourvu d'espèces électriquement chargées.
18. Procédé selon la revendication 17 caractérisé
en ce que ledit gaz de traitement est obtenu à partir d'un mélange gazeux primaire et le cas échéant d'un mélange gazeux adjacent, ledit mélange gazeux primaire étant obtenu à la sortie de gaz d'au moins un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, dans lequel a été transformé un mélange gazeux initial comprenant un gaz inerte et/ou un gaz réducteur et/ou un gaz oxydant, ledit mélange adjacent n'ayant pas transité
par le dit appareil.
en ce que ledit gaz de traitement est obtenu à partir d'un mélange gazeux primaire et le cas échéant d'un mélange gazeux adjacent, ledit mélange gazeux primaire étant obtenu à la sortie de gaz d'au moins un appareil de formation d'espèces gazeuses excitées ou instables, dans lequel a été transformé un mélange gazeux initial comprenant un gaz inerte et/ou un gaz réducteur et/ou un gaz oxydant, ledit mélange adjacent n'ayant pas transité
par le dit appareil.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 18, caractérisé en ce que le circuit électronique traité est une plaquette de circuits imprimés.
20. Appareil de traitement d'au moins une portion de surface métallique par voie sèche, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une source de gaz de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables, un dispositif de convoyage de pièces comportant ladite au moins une portion de surface métallique, permettant d'amener les pièces en contact avec un flux de gaz de traitement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour augmenter localement la pression du gaz de traitement sur chaque pièce, de manière à forcer les espèces chimiques à
se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire â cette dernière.
se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire â cette dernière.
21. Appareil de brasage à la vague de composants électroniques (22,24) sur une plaquette de circuit imprimé, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 19, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (10) de convoyage de plaquettes à travers au moins un dispositif {36) de fluxage des plaquettes, par traitement de ces dernières au moyen d'un flux de gaz de traitement comportant des espèces chimiques excitées ou instables, lesdites plaquettes (12) portant sur au moins une de leur face les composants (22,24) à braser, sur des emplacements de connexion de ces derniers, puis à travers un bac (32) contenant un alliage de soudure en vue du brasage des composants, et en ce que le ou chaque dispositif (36) de fluxage comporte des moyens (60,62;64) pour augmenter localement la pression du gaz de traitement sur chaque plaquette (12), de manière à forcer les espèces chimiques à se déplacer selon une direction sensiblement perpendiculaire à cette dernière.
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