Fer à souder
La présente invention a pour objet un fer à souder et plus particulièrement un fer à souder destiné au soudage de connexions dans un circuit électronique.
Vu que les circuits électroniques sont très affinés, que leurs composantes sont miniaturisées et montées très près les unes des autres sur des plaquettes à circuit imprimé relativement délicates, il est très important de pouvoir contrôler avec précision la température des pointes à souder.
Pour des températures plus élevées de soudage, les plaquettes d'isolation peuvent être endommagées ou même détruites, de sorte que la qualité des connexions soudées peut être facilement affectée. En outre, il peut y avoir une oxydation excessive de la surface à souder et une contamination des extrémités soudées, de sorte que la durée de service effectif de la pointe à souder peut être considérablement raccourcie.
Aux températures plus basses de soudage, il peut y avoir une fluidité et un mouillage insuffisants des extrémités, de sorte qu'il en résulte des joints de soudage inefficaces et un dégât dû à la nécessité de prolonger le temps de contact de la pointe à souder.
Si la masse, et par conséquent la capacité thermique de la pointe à souder pouvait être augmentée ou même maintenue, il serait possible de maintenir la température dans une étendue relativement petite, nécessaire pour exécuter une séquence raisonnable des opérations de soudage, mais à cause du montage serré des composantes dans des circuits électroniques modemes, il est nécessaire de réduire le diamètre et le profil des pointes à souder jusqu'au point, pour lequel la capacité thermique de la pointe à souder est fortement réduite.
On a trouvé que le contrôle de la température de la pointe à souder en augmentant la puissance fournie à l'élément de chauffage au-delà du niveau tolérable d'un fer à souder conventionnel et l'interruption du courant, lorsque la température désirée est atteinte, sont très efficaces. Jusqu'à présent un tel contrôle a été effectué par des moyens électromécaniques, qui sont relativement grands, encombrants et ont tendance de frotter, de former des étincelles et d'exercer une influence magnétique.
En outre, le contrôle de la température de la pointe à souder en un point éloigné de la surface de soudage réduit la sensibilité de tels dispositifs.
Le but principal de la présente invention est de fournir un fer à souder, dont la température peut être contrôlée et qui a des dimensions convenables pour souder des dispositifs électroniques minces et délicats et des dispositifs micro-électroniques, disposés très près les uns des autres, pour effectuer des connexions intérieures soudées dans des unités micro-électroniques.
Le fer à souder selon l'invention est caractérisé en ce qu il comprend une pointe à souder, capable d'être chauffée jusqu'à une température prédéterminée, correspondant à une température de soudage, un élément électrique de chauffage, destiné à chauffer la pointe à souder, un élément électrique conducteur sensible, ayant une résistance électrique, qui varie avec la température et qui est associée à la pointe à souder, de sorte que la température et la résistance dudit élément varient, lorsque la température de la pointe à souder augmente et diminue, un circuit électrique, destiné à fournir le courant électrique à l'élément de chauffage, et un circuit de commande relié électriquement à l'élément sensible, de sorte qu'il détecte une variation de la résistance de l'élément sensible pour ouvrir et fermer le circuit électrique, l'ensemble étant agencé de manière que,
lorsque la température de la pointe atteint la température prédéterminée de fonctionnement, la variation qui en résulte de la résistance de l'élément sensible provoque l'ouverture du circuit électrique par le circuit de commande, pour interrompre l'écoulement du courant vers l'élément de chauffage, et lorsque la pointe à souder se refroidit au-dessous de la température prédéterminée de fonctionnement, la variation qui en résulte de la résistance de l'élément sensible provoque la fermeture du circuit électrique par le circuit de commande, afin que le courant électrique puisse s'écouler vers l'élément de chauffage.
Le dessin ci-annexé représente à titre d'exemple une forme cl'exécution de la présente invention.
La fig. 1 représente une vue en élévation de côté d'une partie du fer à souder.
La fig. 2 représente une coupe longitudinale à une plus grande échelle de la partie montrée en fig. 1.
La fig. 3 représente le schéma d'un circuit de commande utilisé dans le fer à souder.
Le fer à souder comprend une pointe chauffable jusqu'à une température prédéterminée de fonctionnement pour effectuer une opération de sondage. Cette pointe peut être introduite dans un cylindre 4 du fer à souder. Un élément de chauffage électrique 5 est prévu pour chauffer la pointe à souder.
L'élément de chauffage 5 est enroulé sur, mais électriquement isolé du cylindre 4. Le cylindre 4 possède une paroi relativement mince et il est de préférence en une matière ayant une conductibilité thermique élevée, par exemple en nickel, en un alliage nickel-cuivre-fer ou en une matière semblable.
Le fer à souder comprend en outre un élément électrique conducteur sensible 6. L'élément sensible 6 a une résistance électrique qui augmente, lorsque sa température augmente et il peut être constitué par une bobine, dont les spires sont en métal ayant une résistance électrique qui augmente, lorsque la température augmente.
Comme montré en fig. 1 et 2, la bobine est enroulée autour, mais électriquement isolée du cylindre 4. Ainsi, l'élément sensible 6 est associé à la pointe à souder, de sorte que sa température augmente et diminue et sa résistance augmente et diminue, lorsque la température de la pointe à souder augmente et diminue. L'élément sensible 6 est de préférence en nickel.
Un circuit électrique est prévu pour fournir le courant électrique à l'élément de chauffage 5.
Un circuit de commande est électriquement relié à l'élément sensible pour détecter une variation de la résistance de l'élément sensible et il est relié au circuit électrique pour ouvrir et fermer ce circuit, de sorte que, lorsque la pointe à souder est chauffée jusqu'à la température prédéterminée de fonctionnement, l'augmentation de la résistance de l'élément sensible 6, qui en résulte, provoque que le circuit de commande ouvre le circuit électrique pour interrompre l'écoulement du courant vers l'élément de chauffage 5. Lorsque la pointe à souder se refroidit au-dessous de la température prédéterminée de fonctionnement, la diminution de la résistance de l'élément 6 qui en résulte provoque que le circuit de commande ferme le circuit électrique, afin que le courant s'écoule vers l'élément de chauffage 5.
Les bornes 7, 8 et 9 sont prévues pour relier le circuit électrique à l'élément de chauffage 5 et pour relier l'élément sensible au circuit de commande et au circuit électrique. L'une des bornes 7, 8 et 9 peut constituer une borne commune pour une extrémité de l'élément sensible et pour une extrémité de l'élément de chauffage, lesdites extrémités étant retordues ensemble, comme montré en fig. 1.
Il résulte de la fig. 2, que les conducteurs reliés aux bornes 7, 8 et 9 sont isolés les uns des autres au moyen des couches 10, 11 et 12 d'une matière isolante convenable, telle que mica.
Le circuit de commande peut comprendre des moyens réglables à la main, de sorte que le circuit électrique peut être ouvert et fermé aux différentes températures de fonctionnement prédéterminées, afin que la température de fonctionnement de la pointe à souder puisse varier pendant les différentes opérations de soudage.
La fig. 3 représente le schéma du circuit électrique du fer à souder.
Le courant est fourni à l'élément de chauffage 5 à travers le transformateur 13 et le circuit redresseur à pont 14. L'élément de chauffage 6 est relié au circuit redresseur 14 à travers les résistances 15 et 16 et à travers le potentiomètre 17.
Le circuit de commande comprend le redresseur commandé au silicium SCR relié en série à l'élément de chauffage 5, à l'interrupteur commandé au silicium SCS et au transistor 18.
Pendant le fonctionnement du circuit, lorsque le courant est enclenché, la résistance de l'élément 6 est telle que le transistor 18 est non conducteur et l'interrupteur SCS rend le redresseur SCR conducteur. Par conséquent, l'élément de chauffage 5 est chauffé.
Lorsque la température de l'élément de chauffage 5 augmente, et la pointe à souder est chauffée, l'augmentation de la température est rapidement transmise à l'élément sensible et la résistance de l'élément sensible augmente. Lorsque la pointe à souder est chauffée jusqu'à la température de fonctionnement, la résistance de l'élément sensible 6 est telle que le transistor 18 devient conducteur. Par conséquent, le redresseur SCR devient à nouveau non conducteur pour interrompre l'écoulement du courant vers l'élément de chauffage 5. Lorsque la pointe à souder se refroidit au-dessous de la température de fonctionnement, la résistance de l'élément sensible 6 diminue. Par conséquent le transistor 18 devient à nouveau non conducteur et le redresseur SCDR est de nouveau rendu conducteur par l'interrupteur 8COR.
Cette séquence des opérations continue, de sorte que la pointe à souder est automatiquement maintenue à la température de fonctionnement.
La température, à laquelle fonctionne la pointe à souder peut être variée en réglant le potentiomètre 17.
Le potentiomètre 19 peut être prévu pour limiter la ternpérature maximum, à laquelle doit fonctionner la pointe à souder.
Quoique la résistance électrique de l'élément sensible décrit peut varier proportionnellement à la variation de la température, il est évident qu'il est possible d'utiliser un élément sensible ayant une résistance électrique qui varie proportionnellement mais inversement en fonction de la température. Par exemple, un thermistor peut être associé à la pointe à souder pour constater une variation de température de la pointe à souder.
En outre, on peut utiliser un transistor unijonction pouvant être programmé au lieu du transistor 18 et de l'interrupteur commandé au silicium SCS.