FR2526624A1 - HIGH SPEED WELDING METHOD FOR WIRING - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LE SOUDAGE RAPIDE DES FILS METALLIQUES SUR LES PLAQUETTES DE CIRCUIT IMPRIME. ELLE SE RAPPORTE A UN PROCEDE SELON LEQUEL UN OUTIL 30 DE SOUDAGE AYANT UNE MASSE EFFICACE FAIBLE MAIS BIEN DETERMINEE, EST PORTE A UNE TEMPERATURE ELEVEE DETERMINEE, DE PREFERENCE COMPRISE ENTRE 870 ET 1100C, ET TRANSMET A UN FIL QUI DOIT ETRE SOUDE SUR LA PLAQUETTE 5 UNE QUANTITE ELEMENTAIRE DE CHALEUR JUSTE SUFFISANTE POUR QU'UNE SOUDURE EFFICACE SOIT FORMEE, SANS QUE L'ISOLANT DE LA PLAQUETTE RISQUE D'ETRE DETERIORE. LA CHALEUR EST FOURNIE SOUS FORME PULSEE PENDANT UNE PERIODE COMPRISE ENTRE 5 ET 100MILLISECONDES. APPLICATION AU CABLAGE AUTOMATIQUE DES PLAQUETTES DE CIRCUIT IMPRIME DES CIRCUITS ELECTRONIQUES.THE INVENTION RELATES TO RAPID WELDING OF METAL WIRES TO PRINTED CIRCUIT BOARDS. IT RELATES TO A PROCESS ACCORDING TO WHICH A WELDING TOOL 30 HAVING A LOW EFFICIENT MASS BUT WELL DETERMINED, IS TAKEN TO A DETERMINED HIGH TEMPERATURE, PREFERREDLY BETWEEN 870 AND 1100C, AND TRANSMITS TO A WIRE WHICH MUST BE SUBJECTED 5 A BASIC AMOUNT OF HEAT JUST SUFFICIENT FOR AN EFFECTIVE WELD TO BE FORMED, WITHOUT THE INSULATION OF THE PAD RISING TO BE DAMAGED. THE HEAT IS PROVIDED IN A PULSE FORM FOR A PERIOD BETWEEN 5 AND 100 MILLISECONDS. APPLICATION TO AUTOMATIC WIRING OF PRINTED CIRCUIT BOARDS OF ELECTRONIC CIRCUITS.
Description
La présente invention concerne le soudage, et plus précisément, un procédéThe present invention relates to welding, and more specifically to a method
et un appareil de soudage par de courtes impulsions, convenant à un appareillage and a short pulse welding apparatus suitable for apparatus
de c Sblage automatique.Automatic cabling.
La technologie de fabrication des plaquettes Platelet manufacturing technology
de circuit destinées à la connexion des composants élec- circuit for the connection of the electrical components
troniques a progressé considérablement ces derniers temps. tronic has progressed considerably in recent times.
Les progrès de la technologie des circuits intégrés a con- Advances in integrated circuit technology have led to
duit à une densification croissante des circuits électro- increased densification of electronic circuits.
niquesqui a elle-même conduit à la réalisation de plus en plus grande de plaquettes de circuit plus denses et which has itself led to the realization of larger and larger circuit boards denser and
plus fiables pour la connexion des composants. more reliable for connecting components.
Selon une technique très satisfaisante, des pla- According to a very satisfactory technique,
quettes denses de circuit sont formées par traçage ou écri- dense circuit trunks are formed by tracing or writing
ture de fils métalliques à la surface de la plaquette à metal wires on the surface of the wafer
l'aide d'un fil de cuivre isolé très fin Les fils métal- using a very thin insulated copper wire.
liques sont déposés suivant un programme formé par ordina- are deposited according to a program formed by ordina-
teur Le dessin des fils métalliques est ensuite enrobé et les extrémités des fils sont raccordées à des plages de connexions formées à la surface de la plaquette Cette technologie est décrite dans les brevets français n O 2 084 258 et 2 400 304 L'un des avantages importants The design of the metal wires is then coated and the ends of the wires are connected to connection pads formed on the surface of the wafer. This technology is described in French patents Nos. 2,084,258 and 2,400,304. One of the advantages important
des plaquettes câblées de circuit par rapport à la techno- wired circuit boards with respect to the technology
logie classique des circuits imprimés est que les fils métalliques isolés peuvent se recouper et en conséquence The classical logic of printed circuit boards is that isolated metal wires can overlap and as a result
des plaquettes de connexionstrès denses peuvent être réa- platelets with very dense connections can be
lisées en une seule couche, sans que les connexions entre in a single layer, without the connections between
couches soient nécessaires.layers are needed.
Jusqu'à présent, la connexion à des plages de connexions a été habituellement réalisée par dépôt dans les plaquettes câblées de circuit Après le dépôt du dessin formé par les fils et son enrobage, les trous sont percés dans la plaquette à des emplacements convenables, puis revêtus Ce revêtement des trous est effectué de manière que non seulement le trou soit revêtu et forme la plage de connexion mais aussi que l'extrémité du fil isolé, exposée par le trou percé, soit raccordée électriquement Until now, the connection to connection pads has usually been made by depositing in the hardwired circuit boards After the deposit formed by the wires and its coating, the holes are drilled in the wafer at suitable locations, then This coating of holes is made in such a way that not only is the hole coated and forms the connection pad but also the end of the insulated wire, exposed by the drilled hole, is electrically connected.
à la plage de connexion.at the connection range.
Les techniques de soudage ont évidemment été Welding techniques have obviously been
utilisées depuis longtemps pour la connexion des fils mé- used for a long time for the connection of metal wires
talliques à des bornes ou plages de connexions Cependant, ces techniques n'ont pas été considérées en général comme utiles dans la fabrication automatique à grande vitesse des plaquettes de circuit étant donné la difficulté de la localisation du raccord soudé, car les substrats formés de plaquettes de matière plastique ne doivent pas être However, these techniques have not generally been considered as useful in the high-speed automatic manufacture of circuit boards because of the difficulty of locating the welded connection, since platelet substrates are difficult to locate. of plastic material should not be
détériorés par la chaleur et à cause du risque de pénétra- deteriorated by heat and because of the risk of penetration
tion de la soudure dans les trous proches des plages de connexions. On a déjà tenté de résoudre ces problèmes, par weld in the holes near the connection pads. We have already tried to solve these problems by
exemple:example:
<a) par utilisation de plages de connexions de soudure ayant une configuration telle qu'un rétrécissement réduisant la transmission de la chaleur est forraé entre la zone de soudure et le trou revêtu, <a) by using weld connection pads having a configuration such that a shrinkage reducing heat transmission is foreshored between the weld area and the coated hole,
(b) par disposition d'une couche de nickel con- (b) by placing a layer of nickel
ductrice de l'électricité mais mauvaise conductrice de la chaleur, sous les régions formées de soudure, (c) par refroidissement de la zone de soudage avec un courant d'air ou d'un gaz inerte, (d) par dénudage préalable du tronçon de fil à souder afin que la soudure formée n'ait pas à subir les conductor of electricity but poor conductor of heat, under welded regions, (c) by cooling the welding zone with a current of air or an inert gas, (d) by stripping the section beforehand of solder wire so that the formed weld does not have to suffer the
températures élevées nécessaires à l'enlèvement de l'iso- high temperatures necessary to remove the iso-
lant, (e) par utilisation d'un soudage dans des espaces parallèles, la chaleur étant dégagée à la surface de la soudure, à l'aide de la panne de soudure pour la fermeture d'un circuit électrique générateur de chaleur, et <f) par réglage de la chaleur dégagée à l'aide de mesures de température permettant le réglage du courant (e) by using welding in parallel spaces, the heat being released at the surface of the weld, using the solder failure to close a heat generating electrical circuit, and f) by adjusting the heat released by means of temperature measurements to adjust the current
électrique qui dégage la chaleur.electric that releases heat.
Bien que l'utilisation d'une combinaison de ces techniques permette l'obtention de soudures satisfaisantes, ces techniques ne permettent pas l'utilisation d'une large Although the use of a combination of these techniques makes it possible to obtain satisfactory welds, these techniques do not allow the use of a wide range of techniques.
plage de tolérances et de conditions très diverses, ren- wide range of tolerances and conditions,
contrées en réalité au cours de la production industrielle. actually in the course of industrial production.
En outre, certains des procédés mettant en oeuvre les tech- In addition, some of the methods implementing the techniques
niques connues indiquées précédemment augmentent beaucoup le prix et la complexité de l'opération ou nécessitent des configurations spéciales de plaquettes qui réduisent The above-mentioned known problems greatly increase the price and complexity of the operation or require special configurations of wafers that reduce
la surface disponible pour l'acheminement des fils. the area available for routing the wires.
On a constaté selon l'invention, de manière tout à fait surprenante, qu'une combinaison de conditions et d'éléments permettait le soudage de fils isolés très fins It has been found according to the invention, quite surprisingly, that a combination of conditions and elements allowed the welding of very thin insulated wires.
sur des plages de connexions dans des conditions très di- on connection areas under very different conditions.
verses normalement rencontrées au cours de la production industrielle, sans détérioration du substrat ou des trous revêtus, sans que des configurations spéciales de plaquettes de circuit soient nécessaires et sans une augmentation normally encountered during industrial production, without deterioration of substrate or coated holes, without the need for special circuit board configurations and
importante des coûts.significant cost.
L'invention concerne un procédé fonctionnant The invention relates to a working method
à grande vitesse en présence de soudure destinée au sou- at high speed in the presence of welding intended for
dage d'un fil métallique sur une plage de connexion ou analogue formée sur une plaquette de circuit, à l'aide d'un outil de soudage ayant une masse prédéterminée, le procédé comprenant la mise de l'outil en contact thermique avec le fil à souder et la plage de connexion et, pendant depositing a wire on a connection pad or the like formed on a circuit board, using a welding tool having a predetermined mass, the method comprising placing the tool in thermal contact with the wire solder and the connection pad and, during
le contact, la transmission au fil métallique et à la pla- contact, transmission to the wire and to the
ge pratiquement de la seule quantité de chaleur qui est nécessaire pour la formation d'une soudure, y compris la solidification de la soudure, ce procédé étant caractérisé practically the only amount of heat that is required for the formation of a weld, including the solidification of the weld, this method being characterized
en ce que la masse efficace de l'outil de soudage est choi- in that the effective mass of the welding tool is selected
sie afin que la quantité d'énergie thermique conservée dépasse seulement légèrement la quantité nécessaire à la formation d'une soudure efficace et cette quantité est pratiquement consommée pendant la formation de la soudure, le procédé comprenant le chauffage de cette masse efficace à une température prédéterminée afin que la soudure se forme en moins de 500 millisecondes, cette température so that the amount of heat energy conserved only slightly exceeds the amount required to form an effective weld and this quantity is practically consumed during the formation of the weld, the method comprising heating this effective mass to a predetermined temperature so that the weld forms in less than 500 milliseconds, this temperature
prédéterminée étant cependant inférieure à celle qui pour- predetermined, however, being less than that which
rait provoquer une détérioration rapide de l'outil, cette quantité de chaleur étant insuffisante pour provoquer une cause a rapid deterioration of the tool, this amount of heat being insufficient to cause a
migration notable de la chaleur dans la plaquette du cir- significant migration of heat in the circuit board
cuit, au-delà de la plage de connexion. cooked, beyond the connection range.
Une caractéristique essentielle de l'invention est le réglage à la fois de la température de crête de An essential feature of the invention is the adjustment of both the peak temperature of
l'outil de soudage et de la quantité de chaleur dispo- the welding tool and the amount of heat available
nible pendant une opération de soudage Cette quantité de chaleur est fonction de la température de l'outil de This amount of heat is a function of the temperature of the welding tool.
soudage, de la masse de cet outil et de la durée d'appli- welding, the mass of this tool and the duration of application
cation de l'énergie Cette quantité de chaleur est réglée energy cation This amount of heat is adjusted
de manière qu'elle suffise juste à la formation d'une sou- so that it suffices just for the formation of a
dure fiable dans la gamme de conditions pouvant être ren- reliable in the range of conditions that can be
contrée de façon prévisible Il est important que cette quantité élémentaire de chaleur ne dépasse pas la chaleur voulue La température de crête utilisée dans l'outil de Predictably Controlled It is important that this elemental amount of heat does not exceed the desired heat. The peak temperature used in
soudage pendant le fonctionnement est très élevée, supé- welding during operation is very high, higher
rieure à 5300 C, et elle est de préférence comprise entre than 5300 C, and is preferably between
870 et 11000 C Ces températures élevées permettent la vapo- 870 and 11000 C These high temperatures allow the vapo-
risation de l'isolant du fil et l'exposition du cuivre nu en vue de son soudage En outre, lorsque la quantité wire insulation and the exposure of bare copper for welding.
élémentaire de chaleur et la synchronisation sont convena- elemental heat and synchronization are
bles, il est possible d'obtenir un gradient très abrupt de température qui limite la présence des températures élevées aux régions auxquelles elles sont utiles pour le dénudage du fil et la fusion de la soudure alors que des températures élevées n'existent pas là o elles pourraient être nuisibles Le réglage de la quantité élémentaire de It is possible to obtain a very steep temperature gradient which limits the presence of high temperatures to the regions where they are useful for wire stripping and weld melting, whereas high temperatures do not exist where they occur. could be harmful Adjusting the basic amount of
chaleur appliquée et de la durée de l'application d'éner- applied heat and the duration of the application of
gie permet le dénudage et le soudage du fil avant que la quantité de chaleur qui migre soit suffisante pour que la température des régions sensibles atteigne une valeur It allows stripping and welding of the wire before the amount of heat that migrates is sufficient for the temperature of the sensitive regions to reach a value.
pouvant provoquer la détérioration de la plaquette de cir- may cause deterioration of the circuit board.
cuit, du fil isolé ou de la plage de connexion. cooked, insulated wire or connection pad.
Lors de la mise en oeuvre des techniques selon l'invention, le temps de soudage est très court, inférieur During the implementation of the techniques according to the invention, the welding time is very short, lower
à 500 millisecondes, et de préférence inférieur à 50 milli- 500 milliseconds, and preferably less than 50 milli-
secondes.seconds.
Dans des conditions et avec un appareil con- Under conditions and with a device
venables,une soudure peut être réalisée en moins de millisecondes, la température de crête, permettant la venable, a weld can be achieved in less than milliseconds, the peak temperature, allowing the
vaporisation de l'isolant, dépassant 4000 C, la tempéra- vaporization of the insulation, exceeding 4000 C, the temperature
ture de crête disponible pour le soudage du fil sur la plage dépassant 2300 C, la température du substrat près de la plage de connexion ne dépassant pas cependant 2900 C. Le réglage de la quantité élémentaire de chaleur fournie et de la synchronisation de l'opération permet l'enlèvement de l'isolant à température élevée et le soudage ainsi que la consommation de la chaleur avant que celle-ci puisse migrer dans des zones dans lesquelles des détériorations peak temperature available for wire bonding in the range exceeding 2300 C, substrate temperature near the connection range not exceeding 2900 C, however. Setting of the amount of heat supplied and synchronization of the operation allows the removal of high temperature insulation and welding as well as heat consumption before it can migrate to areas in which deterioration occurs
peuvent apparaître.can appear.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in- Other features and advantages of the
vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, will become apparent from the following description,
faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe partielle en partie sous forme de diagramme synoptique d'un appareil selon l'invention; la figure 2 est une coupe agrandie d'un détail représentant la mise en place du fil métallique sur la plaquette de circuit et l'outil de soudage associé; la figure 3 est une perspective avec des parties with reference to the accompanying drawings in which Figure 1 is a partial section partly in the form of a block diagram of an apparatus according to the invention; Figure 2 is an enlarged section of a detail showing the placement of the wire on the circuit board and the associated welding tool; Figure 3 is a perspective with parts
arrachées représentant le fil métallique, l'outil de sou- snippets representing the wire, the tool of sou-
dage et la plage de connexion; les figures 4 et 5 sont respectivement en plan et en coupe transversale, la représentation d'une soudure terminée réalisée selon l'invention; age and the connection range; Figures 4 and 5 are respectively in plan and in cross section, the representation of a completed weld made according to the invention;
la figure 6 est un schéma électrique représen- FIG. 6 is a circuit diagram representing
tant un circuit de commande destiné à exciter l'outil de soudage avec une seule impulsion; et la figure 7 est un schéma électrique représentant both a control circuit for exciting the welding tool with a single pulse; and Fig. 7 is an electrical diagram showing
un circuit de commande destiné à alimenter l'outil de sou- a control circuit for feeding the power tool
dage par plusieurs impulsions.by several pulses.
L'appareil de soudage selon l'invention peut être incorporé à une machine de câblage automatique de The welding apparatus according to the invention can be incorporated into an automatic wiring machine of
circuits imprimés, comme représenté sur les figures 1 et 2. printed circuit boards, as shown in Figures 1 and 2.
Ato 6 t 4 D'autres détails de l'ensemble de l'appareil sont décrits Ato 6 t 4 Further details of the entire device are described
dans le brevet britannique no 1 593 235 et dans les bre- in British Patent No. 1,593,235 and in the
vets français no 2 084 258 et 2 400 304. French vouchers Nos. 2,084,258 and 2,400,304.
Une plaquette 5 de circuit est montée afin qu'elle puisse être déplacée par un dispositif 40 de trans- port X-Y et elle est déplacée d'un point à un autre par une commande 42 comportant un ordinateur Un ensemble 10 A circuit board 5 is mounted so that it can be moved by an X-Y transport device 40 and is moved from one point to another by a control 42 having a computer.
de guidage de fil, un style 20 d'inscription ou de tra- guidance, a style of inscription or
çage, et un outil 30 de soudage sont montés au-dessus de and a welding tool 30 are mounted above
la plaquette afin qu'ils puissent tourner comme un tout. the wafer so that they can turn as a whole.
Un fil 11 de cuivre qui est isolé est transmis par le guide- A copper wire 11 which is isolated is transmitted by the guide-
fil vers le style 20 qui appuie le fil contre le revêtement wire to style 20 that presses the wire against the coating
superficiel collant 6 porté par la plaquette comme l'indi- superficial adhesive 6 worn by the plate as the indi-
que plus clairement la figure 2 La position en rotation de l'ensemble de traçage (comprenant le guide-fil 10, le that more clearly Figure 2 The rotational position of the tracing assembly (including the wire guide 10, the
style 20 et l'outil 30) est déterminée d'après la direc- style 20 and tool 30) is determined according to the
tion de déplacement de la table afin que le fil soit déposé à la surface de la plaquette lorsque celle-ci s'écarte moving the table so that the wire is deposited on the surface of the wafer when it moves away
de l'ensemble de traçage.of the tracing set.
L'outil 30 de soudage est articulé sur un pivot 31 afin qu'il puisse être soulevé et abaissé par un organe The welding tool 30 is articulated on a pivot 31 so that it can be lifted and lowered by an organ
convenable 48 de manoeuvre de type pneumatique ou à 6 lectro- suitable for pneumatic or electro-pneumatic operation
aimant Le bout 32 de soudage, lorsqu'il est abaissé en position de soudage (représentée en traits pleins sur la figure 1) est placé à cheval sur le fil déposé Le soudage est normalement réalisé lorsque la table est au repos en un point auquel le fil est en appui contre une plage sur laquelle le fil doit être connecté La plage de connexion The welding tip 32, when lowered into the welding position (shown in solid lines in FIG. 1) is placed astride the deposited wire Welding is normally performed when the table is at rest at a point where the wire bears against a range to which the wire is to be connected The connection range
est de préférence préalablement étamée si bien que, lo Vs- is preferably pre-tinned so that, lo Vs-
qu'une quantité convenable de chaleur est appliquée, l'iso- that a suitable quantity of heat is applied, the iso-
lant est retiré et la soudure est exécutée. lant is removed and the weld is executed.
Un capteur 44 de position est fixé au dispositif de transport X-Y afin qu'il détecte la position de la table et détermine lorsque celle-ci est dans la position convenant au soudage Lorsque la table est en position A position sensor 44 is attached to the X-Y transport device to sense the position of the table and determine when the table is in the position suitable for welding when the table is in position.
convenable, la commande 42 transmet des signaux d'excita- the control 42 transmits excitation signals
tion d'un ensemble 49 de commande d'électro-aimant et d'un ensemble 46 dce commande de minuterie L'ensemble 49 est An electromagnet control assembly 49 and a timer control assembly 46. The assembly 49 is
relié à un électro-aimant 48 qui soulève et abaisse l'ou- connected to an electromagnet 48 which raises and lowers the
til 30 de soudage Une alimentation 52 d'un courant d'in- A welding power supply 52 of a current
tensité élevée est relié à l'outil 30 par un circuit 50 de commutation qui est lui-même commandé par l'ensemble high voltage is connected to the tool 30 by a switching circuit 50 which is itself controlled by the assembly
46 Cet ensemble de commande à minuterie provoque la trans- 46 This timer control assembly causes the trans-
mission d'une ou plusieurs impulsions d'un courant de mission of one or more pulses of a current of
forte intensité, correspondant à une quantité prédéter- high intensity, corresponding to a predetermined quantity
minée d'énergie, à l'outil 30 lorsque la commande 42 energy, to the tool 30 when the command 42
l'indique.suggests.
La figure 3 représente des détails du bout 32 de soudage de l'outil 30 placé à cheval sur le fil 11, au-dessus d'une plage de connexion Cette dernière peut FIG. 3 shows details of the welding tip 32 of the tool 30 straddling the wire 11, above a connection pad.
être formée par pressage d'une borne creuse de cuivre pré- be formed by pressing a hollow copper terminal pre-
étamée dans une plaquette 5 de circuit à l'emplacement convenable ou par utilisation des techniques des circuits imprimés pour le cuivrage d'un trou percé, puis par étamage de la surface revêtue La plage terminée 60 de connexion a un corps cylindrique 62 passant dans le trou et une partie tinned in a circuit board at the proper location or using printed circuit techniques for coppering a drilled hole, and then tinning the coated surface. The terminated range 60 of connection to a cylindrical body 62 passing through the hole and a part
superficielle 61 formant un flasque. surface 61 forming a flange.
Le bout 32 de l'outil 20 a une section de forme générale en U dont la partie intermédiaire constitue la masse efficace de l'outil Le bout 32 est de préférence constitué d'un alliage de tungstène qui ne s'oxyde que très peu à température élevée Dans certains cas, il peut The tip 32 of the tool 20 has a generally U-shaped section whose intermediate portion constitutes the effective mass of the tool The tip 32 is preferably made of a tungsten alloy which only oxidizes very little at all. high temperature In some cases it can
être souhaitable que l'opération soit réalisée sous atmos- it is desirable that the operation be carried out under
phère inerte afin que l'outil 30 ne s'oxyde pas La partie inert gas so that tool 30 does not oxidize
intermédiaire de l'outil a de préférence, à sa face infé- intermediate of the tool preferably has on its underside
rieure, une gorge dont les dimensions sont telles que le a throat whose dimensions are such that the
fil 11 soudé puisse s'y loger, avec un bon contact thermi- welded wire 11 can be housed therein, with good thermal contact
que Les dimensions qui déterminent cette masse efficace sont la largeur W comprise entre les branches 34 et 3-5, The dimensions which determine this effective mass are the width W between the branches 34 and 3-5,
la longueur L mesurée dans la direction du fil et la hau- the length L measured in the direction of the wire and the height
teur H de la partie intermédiaire Les branches 34 et 35 de la partie intermédiaire sont solidaires de bras 36 et H of the intermediate part The branches 34 and 35 of the intermediate part are integral with the arms 36 and
37 de support fixés à une structure convenable 38 de mon- 37 of support fixed to a suitable structure 38 of
tage (figure 1).floor (Figure 1).
Les figures 4 et 5 représentent un exemple de soudure réalisée Le trou formé dans le corps 62 de la plage 60 a un diamètre de 1,0 mm, la dimension radiale du flasque 61 est de 0,38 mm, et le diamètre externe du flasque est de 1,75 mm Le flasque de cuivre a une épais- FIGS. 4 and 5 show an example of a weld made. The hole formed in the body 62 of the strip 60 has a diameter of 1.0 mm, the radial dimension of the flange 61 is 0.38 mm, and the external diameter of the flange is 1.75 mm The copper flange has a thick
seur de 0,05 mm Le fil isolé 11 comprend un fil de cui- 0.05 mm The insulated wire 11 includes a wire of
vre de 0,1 mm de diamètre entouré d'un isolant de 0,0125 nmm d'épaisseur. La couche de soudure a une épaisseur de -0,038 mm environ Le congé 50 de soudure qui relie le fil dénudé à la plage a une largeur d'environ 0,38 mm et une longueur 0.1 mm diameter surrounded by 0.0125 mm thick insulation. The weld layer has a thickness of about -0.038 mm. The weld fillet 50 which connects the bare wire to the beach has a width of about 0.38 mm and a length
de 1,0 mm.1.0 mm.
De préférence, la soudure utilisée pour l'opéra- Preferably, the solder used for the operation
tion est fournie par le revêtement de la plage qui peut être un revêtement préétamé comme indiqué précédemment ou un revêtement déposé <non eutectique) Dans une variante, le fil peut être revêtu de soudure afin qu'il donne la This is provided by the coating of the beach which may be a pre-tinned coating as previously indicated or a <non-eutectic coated coating. Alternatively, the wire may be coated with solder to give the
soudure nécessaire à la connexion D'autres techniquesd'ap- welding required for connection Other techniques of
plication de la soudure peuvent être utilisées Par exem- the application of the weld can be used, for example
ple, de la soudure en poudre ou en pate peut être éjectée dans la région de soudage, des préformes de soudure, par exemple des rondelles, des disques ou des rubans, peuvent être placés dans la zone de la soudure, ou de la soudure sous forme de micropoints ou de microsphères peut être In the weld region, weld or paste may be ejected into the welding region, weld preforms, for example washers, discs or ribbons, may be placed in the weld area, or weld area. form of micropoints or microspheres can be
utilisée.used.
Selon l'invention, la quantité élémentaire de chaleur utilisée pendant l'opération de soudage est réglée avec soin Cette quantité élémentaire dépend de la masse efficace de l'outil, de la température de l'outil, de l'énergie fournie pendant le soudage, ainsi que de la masse du fil métallique et de la feuille de cuivre formant la According to the invention, the elementary amount of heat used during the welding operation is carefully controlled. This elementary quantity depends on the effective mass of the tool, the temperature of the tool, the energy supplied during the welding , as well as the mass of the wire and the copper foil forming the
plage de connexion sur la plaquette de circuit. connection range on the circuit board.
La température du bout de soudage est aussi ré- The temperature of the welding tip is also
glée afin que le profil de température ait une forme voulue telle que la plus grande quantité de chaleur est disponible pour la formation de la soudure si bien que la chaleur so that the temperature profile has a desired shape such that the greatest amount of heat is available for the formation of the weld so that the heat
qui migre dans les régions de la plaquette qui sont sensi- migrates to platelet regions that are sensi-
bles à la chaleur est minimale.heat is minimal.
Les conditions sont choisies afin qu'elles don- The conditions are chosen so that they
nent un soudage rapide puisque, lors de la construction d'une plaquette de circuit Dar câblage point par point, le rendement dans le temps peut être très important pour la a quick weld because, when building a circuit board wiring point by point, the output over time can be very important for the
réalisation d'une machine efficace de câblage. realization of an efficient cabling machine.
Les conditions choisies doivent permettre à l'ap- The conditions chosen must allow the
pareil d'effectuer de bonnes soudures indépendamment de like to make good welds regardless of
la structure placée autour sur la plaquette Dans les opé- the structure placed around the plate.
rations industrielles mettant en oeuvre des plaquettes de circuit, la dimension des plages peut varier et, dans rations using circuit boards, the size of the ranges may vary and, in some cases,
de nombreux cas, des'plans de masse de dimension impor- in many cases, large mass
tante sont associés ou placés à proximité La dimension aunts are associated or placed nearby.
de la surface de cuivre comprise dans la région de sou- of the copper surface included in the region of
dage influe sur la dissipation et la migration de chaleur. affects the heat dissipation and migration.
Selon l'invention, les conditions sont choisies afin qu'elles permettent la formation d'une bonne soudure dans une large plage de conditions normalement présentée par une plaquette de circuit Une série d'essais empiriques est réaliséeà l'aide d'outils de soudage de dimensions différentes et par excitation différemment de ces outils avec des quantités différentes d'énergie et pendant des According to the invention, the conditions are chosen so that they allow the formation of a good weld within a wide range of conditions normally presented by a circuit board. A series of empirical tests is carried out using welding tools. of different dimensions and by different excitation of these tools with different amounts of energy and during
périodes différentes afin que le jeu convenable de condi- different periods so that the proper play of conditions
tions soit déterminé Les résultats de ces essais figurent The results of these tests
dans le tableau qui suit.in the following table.
TABLEAUBOARD
Volume de la masse efficace 2 (mmx:10) 8,4 9,4 ,9 11,7 12,5 28,0 Dimension de l'outil (mm) 0,55 x 0,30 x 0,50 0,50 x 0,38 x 0,50 0,55 x 0, 40 x 0,50 0,55 x 0,43 x 0,50 0,50 x 0,50 x 0,50 0,76 x 0,76 x 0,50 Tension continue V 4,25 6,40 8,60 4,40 8, 60 4,20 Effective Mass Volume 2 (mmx: 10) 8.4 9.4, 9 11.7 12.5 28.0 Tool Size (mm) 0.55 x 0.30 x 0.50 0.50 x 0.38 x 0.50 0.55 x 0, 40 x 0.50 0.55 x 0.43 x 0.50 0.50 x 0.50 x 0.50 0.76 x 0.76 x 0 , 50 Continuous voltage V 4.25 6.40 8.60 4.40 8, 60 4.20
6 ',506 ', 50
8,60 4,20 6,50 8,60 4,40 6,60 8,60 4,15 6,50 8,30 Temps de Intensité formation 8.60 4.20 6.50 8.60 4.40 6.60 8.60 4.15 6.50 8.30 Training Intensity Time
continue d'une bon-continues a good
A ne soudure d'une bande de 0,76 mm de largeur ms 250 * * 330 * 425 * A soldering of a strip of 0.76 mm width ms 250 * * 330 * 425 *
11 1411 14
6 86 8
Temps de formationTraining time
d'une bon-a good
ne soudure d'une bande de 25,4 mm de largeur ms welding of a 25.4 mm wide band
12 2312 23
6 86 8
60 110 -60 110 -
22 24 30 -22 24 30 -
12 1512 15
17 1817 18
--
Recou-Recou-
vrement dans le temps ms 12-14 6 8 Tem- péra- ture de l'outil oc** time wise ms 12-14 6 8 T o-tool tool oc **
1100-12001100-1200
580-1200580-1200
1000-13001000-1300
700-1000700-1000
840-1145840-1145
760-1200 o760-1200 o
400-1200400-1200
580-1100580-1100
1100-12001100-1200
400-1200400-1200
800-1200800-1200
23 1040-130023 1040-1300
580-1100580-1100
* Valeurs approximatives calculées. * Approximate values calculated.
** Estimation visuelle d'après la température de couleur. ** Visual estimate based on color temperature.
fi> n é tfi> n
Les dimensions de l'outil représentent la lar- The dimensions of the tool represent the
geur, la hauteur et la longueur (W x H x L) de la masse efficace de soudage comme indiqué sur la figure 3 Par exemple, les dimensions de la première ligne du tableau indiquent une largeur de 0,56 mm, une hauteur de 0,3 mm et une longueur de 0,5 mm pour un volume total de la masse -2 efficace qui est de 8,4 10 mm 2 La-tension appliquée à l'outil est de 4, 25 V, si bien que l'intensité du courant The height and length (W x H x L) of the effective weld mass as shown in Fig. 3 for example, the dimensions of the first row of the table indicate a width of 0.56 mm, a height of 0 , 3 mm and a length of 0.5 mm for a total volume of the mass -2 effective which is 8.4 10 mm 2 The-voltage applied to the tool is 4.25 V, so that the current intensity
est de 175 ampères.is 175 amperes.
On effectue des essais destinés à l'étude du fonctionnement dans une large gamme de conditions qui risque d'être rencontrée dans les opérations industrielles Tests are conducted to study the operation in a wide range of conditions that may be encountered in industrial operations
de traitement de plaquettes de circuit imprimé, par utili- printed circuit board processing, by using
sation de configurations de plaquettes normalisées à l'aide d'une surface de plage de connexion relativement faible, sous forme d'une bande de 0,76 mm, et avec une surface de plage de connexion relativement grande, sous forme d'une bande de 25,4 mm de largeur Les essais effectués sur ces bandes représentent un rapport d'environ 30/1 pour la largeur standard platelet configurations using a relatively small area of connection area, in the form of a 0.76 mm strip, and with a relatively large area of connection area, in the form of a strip; 25.4 mm wide The tests carried out on these strips represent a ratio of approximately 30/1 for the width
si bien qu'ils simulent la large gamme de conditions ren- so that they simulate the wide range of conditions
contrée dans une opération industrielle Des essais sont alors exécutés avec des temps différents de soudage pour countered in an industrial operation Tests are then performed with different welding times for
les diverses conditions, puis par inspection et détermina- the various conditions, then by inspection and determination
tion visuelle des soudures.visualization of welds.
Les conditions qui donnent des soudures accep- Conditions that give acceptable welds
tables sont indiquées dans le tableau Par exemple, comme tables are shown in the table For example, as
l'indique la seconde ligne du tableau, un outil de sou- indicates the second line of the table, a tool for
dage ayant une masse efficace dont le volume est de -2 having an effective mass with a volume of -2
8,4 10 mm 3 est alimenté par une tension de 6,4 V et don- 8.4 10 mm 3 is powered by a voltage of 6.4 V and gives
ne une intensité de courant de 250 A dans l'outil Sur la bande relativement étroite (largeur de 0,75 mm), une a current intensity of 250 A in the tool On the relatively narrow band (width of 0.75 mm), a
soudure convenable est réalisée avec des périodes d'exci- suitable welding is carried out with periods of exci-
tation comprises entre 11 et 14 millisecondes Lorsque between 11 and 14 milliseconds when
ces périodes sont plus courtes (inférieures à 11 milli- these periods are shorter (less than 11 milli-
secondes dans ce cas), la quantité de chaleur ne suffit pas à l'enlèvement de l'isolant ou à la formation d'une seconds in this case), the amount of heat is not sufficient to remove the insulation or to form a
bonne soudure Des durées d'excitation plus grandes (dé- good welding longer excitation times (de-
passant 14 millisecondes dans ce cas) provoquent une dé- passing 14 milliseconds in this case) cause a
térioration du substrat ou de l'isolant du fil en dehors de la région de la soudure Les essais exécutés avec une bande plus large ( 25,4 mm de largeur) montrent que des soudures convenables sont formées pour une période d'exci- deterioration of the substrate or wire insulation outside the weld region Tests conducted with a wider band (25.4 mm wide) show that suitable welds are formed for a period of exci-
tation comprise entre 12 et 23 millisecondes Ainsi, entre- between 12 and 23 milliseconds.
12 et 14 millisecondes, l'utilisation d'un outil ayant 12 and 14 milliseconds, the use of a tool having
ces dimensions particulières permet la formation de sou- These particular dimensions allow for the formation of
dures convenables quelle que soit la dimension des plages de connexions, c'est-à-dire dans la plage allant de 0,75 suitable lengths irrespective of the size of the connection ranges, ie in the range of 0.75
à 25,4 mm.at 25.4 mm.
La température de l'outil est déterminée visuel- The temperature of the tool is determined visually
lement par observation de sa température de couleur et estimation de la température réelle correspondante La seconde ligne du tableau indique que la température de l'outil est estimée à 1000 'C, d'après la couleur rouge The second line of the table indicates that the tool temperature is estimated at 1000 ° C, according to the color red.
cerise clair.clear cherry.
Cette série d'expériences montre qu'il existe This series of experiments shows that there is
des conditions qui peuvent être choisies pour la réalisa- conditions which can be chosen for the realization
tion de soudures satisfaisantes dans toute une gamme de conditions rencontrées dans les opérations industrielles normales Comme l'indiquent les lignes 2 et 3 du tableau 1, lorsque la masse de l'outil de soudage est relativement faible (correspondant à un volume de la masse efficace de 8,4 10-2 mm 3, l'outil étant excité avec un potentiel de 6,4 ou 8,6 V, l'intensité du courant étant de 250 ou 275 A)7, il existe des périodes d'excitation qui donnent Satisfactory welds in a range of conditions encountered in normal industrial operations As indicated in lines 2 and 3 of Table 1, when the mass of the welding tool is relatively small (corresponding to a volume of the effective mass of 8.4 10-2 mm 3, the tool being excited with a potential of 6.4 or 8.6 V, the intensity of the current being 250 or 275 A) 7, there are periods of excitation which give
satisfaction dans toute la plage de conditions de la pla- satisfaction throughout the entire range of conditions of
quette Pour le potentiel plus faible de 6,4 V (correspon- For the lower potential of 6.4 V (corresponds to
dant à un courant de 250 A), une période d'excitation de 12 à 14 millisecondes donne une température du bout de 10000 C et permet la réalisation de soudures convenables at a current of 250 A), an excitation period of 12 to 14 milliseconds gives a temperature of the end of 10000 C and allows the realization of suitable welds
dans toute la gamme de dimensions des plages de connexions. throughout the range of dimensions of the connection areas.
De même, pour le potentiel relativement élevé de 8,6 V (correspondant à une intensité de courant de 275 Aj, une période d'excitation comprise entre 6 et 8 millisecondes, à une température correspondante de l'outil de 1100 à 12000 C donne aussi des soudures convenables dans toute la gamme Similarly, for the relatively high potential of 8.6 V (corresponding to a current intensity of 275 Aj, an excitation period of between 6 and 8 milliseconds, at a corresponding tool temperature of 1100 to 12000 C gives also suitable welds throughout the range
de dimensions des plages de connexions. dimensions of the connection areas.
* Comme l'indique aussi le tableau, si la gamme de dimensions des plages est plus étroite ou si toutes les plages ont une même dimension, on peut trouver d'autres conditions qui donnent des soudures satisfaisantes Il* As also indicated in the table, if the range of dimensions of the beaches is narrower or if all the beaches have the same dimension, one can find other conditions which give satisfactory welds.
faut noter que, dans tous les cas, la période d'excita- It should be noted that, in all cases, the excitement period
tion est inférieure à 500 millisecondes et permet ainsi is less than 500 milliseconds and thus allows
un soudage rapide utile dans les machines automatiques. fast welding useful in automatic machines.
Dans la plupart des cas, des soudures satisfaisantes sont obtenues avec des périodés d'excitation inférieures à 150 ms et, dans de nombreux cas, inférieures à 50 ms Bien que, dans quelques cas, des soudures convenables soient formées In most cases, satisfactory welds are obtained with excitation periods of less than 150 ms and, in many cases, less than 50 ms. Although, in some cases, suitable welds are formed
à de faibles températures de l'outil de soudage, la tempé- at low temperatures of the welding tool, the temperature
rature de l'outil doit en général être supérieure à 530 'C et de préférence comprise entre 870 et 11000 C De plus faiblestempératuresde l'outil nécessitent de plus longues durées de soudure et de plus longues périodes d'excitation et provoquent une migration plus importante de la chaleur dans le substrat de la plaquette Les températures plus élevées donnent en général un gradient de température plus abrupt, avec une moindre migration de chaleur et de plus courtes périodes d'excitation avec de plus courts temps de contact Cependant, les températures dépassant 11000 C sont indésirables à cause de la détérioration plus rapide The tool gap should generally be greater than 530 ° C and preferably between 870 and 11000 ° C. Lower tool temperatures require longer welding times and longer excitation periods and result in greater migration. heat in the wafer substrate Higher temperatures generally give a steeper temperature gradient, with less heat migration and shorter excitation periods with shorter contact times However, temperatures exceeding 11000 C are undesirable because of the faster deterioration
de l'outil de soudage à ces températures. of the welding tool at these temperatures.
Un outil ayant des dimensions de 0,55 x 0,4 x 0,5 mm ( 10,9 102 mm' de volume) alimenté à une tension de 6,5 V (intensité du courant de 250 A) donne une température de soudage de 760 'C Une période d'excitation de 22 ms permet la formation d'une soudure convenable sur une plage ayant A tool having dimensions of 0.55 x 0.4 x 0.5 mm (10.9102 mm of volume) supplied at a voltage of 6.5 V (current of 250 A) gives a welding temperature of 760 ° C An excitation period of 22 ms allows the formation of a suitable weld on a range having
un diamètre de 1,77 mm.a diameter of 1.77 mm.
L'outil de soudage commence par vaporiser l'iso- The welding tool starts by vaporizing the insulation
lant du fil L'isolant non vaporisé, en dehors de la zone de soudage, atteint une température maximale d'environ 3700 C Le fil de cuivre atteint une température supérieure The non-vaporised insulation, outside the welding zone, reaches a maximum temperature of about 3700 C. The copper wire reaches a higher temperature
à 4000 C, d'environ 480 'C, c'est-à-dire à 2600 C environ au- at 4000 ° C., about 480 ° C., that is to say about 2600 ° C.
dessous de la température de crête de l'outil La sou- below the peak temperature of the tool.
dure atteint une température dépassant la température de hard reaches a temperature exceeding the temperature of
fusion de 2300 C et normalement d'environ 2750 C, corres- merging of 2300 C and normally about 2750 C, corresponding to
pondant à une différence d'environ 190 'C par rapport à la température du fil, au-dessous de cette température. La température de la plage de connexion est proche de celle de la soudure La température de la plage peut normalement laying at a difference of about 190 ° C with respect to the temperature of the wire, below this temperature. The temperature of the connection range is close to that of the weld. The temperature of the range can normally be
atteindre une valeur de crête d'environ 2600 C, à 150 C en- reach a peak value of about 2600 C, at 150 C
viron au-dessous de la température de soudage, et elle viron below the welding temperature, and she
garde une valeur de sécurité inférieure à 2900 C La ma- keep a safety value below 2900 C
tière plastique de la plaquette de circuit atteint norma- the plastic plate of the circuit board reaches normal
lement une température maximale d'environ 250 C soit 100 C environ inférieure à la température de la plage et reste a maximum temperature of approximately 250 ° C, ie about 100 ° C below the temperature of the beach, and remains
donc dans des conditions de sécurité inférieures à la tem- therefore, in conditions of safety inferior to the
pérature de 2900 C pour laquelle le substrat subit une d 4 t&- 2900 C for which the substrate undergoes a d 4 t -
rioration La plus grande partie de la soudure contenue dans la partie creuse de la plage reste au-dessous d'une most of the weld contained in the hollow part of the beach remains below a
température d'environ 1750 C et donc au-dessous de la tempé- temperature of about 1750 C and therefore below
rature de fusion de la soudure qui est de 2300 C. Le profil de température est important car il melting point of the weld which is 2300 C. The temperature profile is important because it
donne les températures élevées et la quantité voulue d'éner- gives the high temperatures and the desired amount of energy
gie de chaleur nécessaire au dénudage et au soudage sans que la quantité de chaleur de la partie creuse de la plage ou de la plaquette de circuit qui pourrait être détériorée, soit excessive Des températures plus élevées de l'outil (et de plus courtes périodes d'excitation) ont tendance à former des gradients plus abrupts de température et en The heat required for stripping and welding without the amount of heat in the hollow part of the range or circuit board that could be deteriorated is excessive. Higher tool temperatures (and shorter periods of time) excitation) tend to form steeper gradients of temperature and
conséquence une plus grande quantité de chaleur est dispo- As a result, more heat is available.
nible dans la région de soudage, sans augmentation notable de la température dans les régions qui pourraient être nible in the welding area, with no noticeable increase in temperature in regions that could be
détériorées La sélection de conditions telles que la quan- The selection of conditions such as the quantity of
tité élémentaire de chaleur fournie ne dépasse que légère- The elementary heat content provided is only slightly
ment celle qui est nécessaire à la formation a'une soudure efficace a une importance très grande puisque la chaleur est consommée par la formation de la soudure et ne migre that which is necessary for the formation of an effective weld is of very great importance since the heat is consumed by the formation of the weld and does not migrate.
pas dans des régions qui pourraient être détériorées. not in areas that could be damaged.
Lors du fonctionnement, lorsque l'outil chauffé de soudage vient d'abord au contact du fil isolé, la con- During operation, when the heated welding tool first comes into contact with the insulated wire, the
duction de chaleur est relativement faible Après la rup- heat loss is relatively low after rup-
ture de l'isolant, l'outil de soudage vient au-contact the insulation, the welding tool comes into contact
du fil de cuivre et la résistance thermique chute consi- copper wire and the thermal resistance drops
dérablement A ce moment, le fil qui est au contact de At this point, the wire that is in contact with
l'outil est chauffé si bien que la partie d'isolant com- the tool is heated so that the insulation part
prise entre le fil et la plage peut être chassée La cha- caught between the wire and the beach can be chased away.
leur restante après l'enlèvement de l'isolant doit suffire their remaining after the removal of the insulation must suffice
pour que la soudure fonde et forme la connexion de soudure. for the weld to melt and form the weld connection.
Des températures supérieures à 370 'C sont nécessaires à Temperatures above 370 ° C are required at
l'enlèvement de l'isolant, alors que des températures supé- removal of the insulation, while higher temperatures
rieures à 2300 C sont nécessaires pour la fusion de la sou- 2300 C are required for the merger of the
dure. L'énergie fournie à l'outil doit être sous forme d'un courant continu ou d'un courant alternatif à haute fréquence et doit être sous forme d'impulsions d'intensité tough. The energy supplied to the tool must be in the form of a direct current or a high frequency alternating current and must be in the form of pulses of intensity
élevée Lorsqu'une seule impulsion est utilisée pour l'opé- when a single pulse is used for the operation
ration de soudage, le courant doit avoir une intensité comprise entre 50 et 500 A avec une durée d'impulsions welding current, the current must have an intensity between 50 and 500 A with a duration of pulses
comprise entre 500 et 5 millisecondes. between 500 and 5 milliseconds.
Comme indiqué précédemment, les deux principaux As stated earlier, the two main
paramètres qui sont réglés selon l'invention sont la tempé- parameters which are regulated according to the invention are the temperature
rature de l'outil et la quantité élémentaire de chaleur fournie De manière générale, la température de l'outil doit être aussi élevée que possible tout en étant inférieure à la température qui provoque une détérioration importante de l'outil La quantité élémentaire de chaleur fournie tool temperature and the amount of heat supplied Generally, the tool temperature should be as high as possible while being below the temperature which causes significant damage to the tool. The basic amount of heat supplied
dans la région de soudage, qui est fonction de la tempéra- in the welding region, which is a function of the temperature
ture de l'outil, de la masse efficace de celui-ci et de la période d'excitation, ne doit dépasser que légèrement ture of the tool, the effective mass of the tool and the excitation period, should only slightly exceed
la quantité de chaleur nécessaire à l'enlèvement de l'iso- the amount of heat needed to remove the insulation
lant et à la formation de la soudure Ces conditions peuvent être atteintes par réalisation de l'outil de soudage de manière qu'il ait une certaine masse et par réglage de l'intensité du courant et de l'excitation de l'outil pendant une période prédéterminée, lorsque l'outil est au contact These conditions can be achieved by producing the welding tool in such a way that it has a certain mass and by adjusting the intensity of the current and the excitation of the tool during a certain period of time. predetermined period, when the tool is in contact
du fil à souder Le réglage convenable de la quantité élé- of the welding wire The proper setting of the quantity
mentaire de chaleur fournie peut aussi être obtenu par préchauffage d'un outil prédéterminé afin qu'il conserve supplied heat can also be obtained by preheating a predetermined tool so that it
la quantité convenable de chaleur, puis par mise de l'ou- the appropriate amount of heat, then by putting the
til au contact de la région de soudage En outre, un ré- in contact with the welding region.
glage convenable peut être obtenu par combinaison de cha- leur préalablement emmagasinée et d'énergie fournie pendant A suitable setting may be obtained by combining previously stored heat and energy supplied during
le contact.the contact.
De préférence, l'outil de soudage exerce une Preferably, the welding tool exerts a
pression destinée à maintenir le fil au contact de la sur- pressure to hold the wire in contact with the sur-
face de la plage et reste au contact jusqu'à la solidifi- facing the beach and remains in contact until solidification
cation de la soudure De cette manière, les risques de déplacement du fil pendant la solidification sont réduits au minimum Lorsque la quantité élémentaire de chaleur In this way, the risk of movement of the wire during solidification is minimized when the elemental amount of heat
qui est nécessaire est emmagasinée préalablement dans l'ou- which is necessary is stored beforehand in the
til, la période de contact est choisie afin qu'elle assure le transfert de chaleur, tout en comprenant une période de refroidissement convenable Lorsque l'énergie est fournie In this case, the contact period is chosen so that it ensures the transfer of heat, while including a suitable cooling period. When the energy is supplied
pendant le contact, cette période, après la fin de l'exci- during contact, this period, after the end of the exci-
tation, est réglée afin qu'une période convenable de refroi- tation, is regulated so that a suitable period of cooling
dissement soit incorporée De préférence, l'outil est réa- Preferably, the tool is real-
lisé de manière que, après que la quantité élémentaire convenable de chaleur a été fournie à la soudure, l'outil, tout en restant en contact, dissipe la chaleur provenant de la soudure Cette caractéristique peut être obtenue par exemple par disposition de bras 36 et 37 de support so that, after the proper elemental amount of heat has been supplied to the weld, the tool, while remaining in contact, dissipates heat from the weld. This characteristic can be obtained for example by arm arrangement 36 and 37 support
(figure 3) conducteurs de la chaleur et en contact thermi- (Figure 3) heat conductors and in thermal contact
que avec la masse 32 de l'outil.than with the mass 32 of the tool.
Dans certains cas, une excitation multiple pré- In some cases, a multiple excitation
sente des avantages Par exemple, une première impulsion peut être transmise pour l'enlèvement de l'isolant et une seconde impulsion séparée peut ensuite être transmise pour le soudage Une séquence programmée convenable de deux impulsions peut comprendre une première impulsion à 6 V For example, a first pulse can be transmitted for the removal of the insulator and a second separate pulse can then be transmitted for welding. A suitable programmed sequence of two pulses can comprise a first pulse at 6 V
pendant 8 ms, retirant l'isolant, puis une seconde impul- for 8 ms, removing the insulation, then a second pulse
sion à 4 V pendant 25 ms, réalisant la soudure Grâce à cette disposition, la température permettant le dénudage (supérieure à 3700 C) est présente pendant une courte période, et une température plus basse (supérieure à 2300 C) est ensuite présente pendant une plus longue période pour le soudage. Comme indiqué précédemment en référence à la figure 1, l'appareil de commande de l'outil comporte de façon générale une alimentation, un circuit de commutation This arrangement allows the temperature for stripping (greater than 3700 C) to be present for a short period of time, and a lower temperature (above 2300 C) is then present for a period of time. longer period for welding. As indicated above with reference to FIG. 1, the control apparatus of the tool generally comprises a power supply, a switching circuit
et une commande à minuterie Un appareil particulier avan- and a timer control A particular device advancing
tageux convenant à des opérations de soudage à une seule suitable for one-shot welding operations
impulsion est schématiquement représenté sur la figure 6. pulse is schematically shown in FIG.
Comme l'indique le tableau, des impulsions courtes et d'intensité élevée comprises entre 150 et 400 A sont As shown in the table, short and high intensity pulses between 150 and 400 A are
nécessaires Bien qu'on puisse utiliser toute source don- necessary Although any source may be used
nant un courant d'intensité élevée, une batterie d'accumula- high current, a battery of accumula-
teurs 70 comprenant jusqu'à quatre accumulateurs "Gates BC" constitue une source convenable d'un courant à basse tension et fort courant Chaque accumulateur a une tension nominale 70 up to four "Gates BC" accumulators is a suitable source of low voltage, high current. Each accumulator has a nominal voltage
de 2 V et une capacité nominale de 25 A h Un circuit clas- 2 V and a nominal capacity of 25 A h.
sique 72 de charge est monté aux bornes de la batterie 72 charge is mounted across the battery
afin qu'il assure l'entretien de celle-ci à sa charge maxi- to ensure that it is maintained at its maximum
male.male.
Le circuit de commutation comporte six transistors NPN de puissance de commutation 100 à 105, trois transistors NPN de pilotage 92 à 947 et un transistor initial 90 qui est aussi de type NPN La commande de minuterie comporte un multivibrateur monostable réglable 82 et un basculeur The switching circuit comprises six switching power NPN transistors 100 to 105, three control NPN transistors 92 to 947 and an initial transistor 90 which is also of the NPN type. The timer control comprises an adjustable monostable multivibrator 82 and a rocker.
associé 80.associate 80.
Sur la figure, un commutateur 78 est représenté In the figure, a switch 78 is shown
pour le déclenchement du cycle d'excitation Dans un appa- for triggering the excitation cycle In an apparatus
reil réel, le commutateur 78 peut être constitué par les real, the switch 78 can be constituted by the
contacts d'un relais d'une commande à ordinateur Le con- relay contacts of a computer control
tact normalement fermé du commutateur 78 est relié à l'en- normally closed tact of the switch 78 is connected to the
trée de rétablissement R du basculeur 80 et le contact normalement ouvert à l'entrée S d'établissement L'une the reset 80 of the flip-flop 80 and the normally open contact at the entry S of establishment one
des sorties du basculeur 80 est reliée à l'entrée de déclen- outputs of the rocker 80 is connected to the trigger input
chement du basculeur monostable 82 Une résistance variable 83 et un condensateur 84 sont montés entre l'alimentation à + 12 V et le circuit monostable 82 afin qu'ils donnent One variable resistor 83 and one capacitor 84 are connected between the + 12 V supply and the monostable circuit 82 so that they give
le réglage de durée Le condensateur et la résistance va- the duration setting The capacitor and the resistance
riable ont des valeurs choisies afin que les intervalles de temps puissent être compris entre 5 et 500 ms Chaque fois que le commutateur 78 prend la position différente de celle qui est représentée sur la figure 6, le basculeur change d'état et donne un changement transistor à sa sortie Le circuit monostable 82 répond à cette variation transitoire en créant une impulsion positive à sa sortie, avec une durée qui est déterminée par le réglage de la have the values chosen so that the time intervals can be between 5 and 500 ms. Each time the switch 78 takes the position different from that shown in FIG. 6, the rocker switches state and gives a transistor change. at its output The monostable circuit 82 responds to this transient variation by creating a positive pulse at its output, with a duration that is determined by the setting of the
résistance variable 83.variable resistance 83.
Le signal du circuit 82 parvient à la base du The signal from circuit 82 reaches the base of the
transistor 90 Le collecteur de celui-ci est relié à l'ali- transistor 90 The collector thereof is connected to the
mentation à + 12 V par une résistance 89 et son émetteur est relié à la masse Une résistance 83 de polarisation est montée entre la base du transistor 90 et l'alimentation at + 12 V by a resistor 89 and its emitter is connected to the ground A bias resistor 83 is mounted between the base of the transistor 90 and the power supply
à + 12 V.at + 12 V.
Le collecteur du transistor 90 est relié aux bases des transistors 92 à 94 de pilotage et à la masse par une résistance 91 Les collecteurs des transistors 92 à 94 sont reliés à la borne positive de la batterie par l'intermédiaire de résistances variables 96 à 98 respectivement L'émetteur du transistor 92 est relié aux bases des transistors 100 et 101 de puissance, l'émetteur du transistor 93 est relié aux bases des transistors 102 et 103 et l'émetteur du transistor 94 est relié aux bases The collector of the transistor 90 is connected to the bases of the control transistors 92 to 94 and to the ground by a resistor 91. The collectors of the transistors 92 to 94 are connected to the positive terminal of the battery via variable resistors 96 to 98. respectively The emitter of the transistor 92 is connected to the bases of the power transistors 100 and 101, the emitter of the transistor 93 is connected to the bases of the transistors 102 and 103 and the emitter of the transistor 94 is connected to the bases
des transistors 104 et 105 La borne positive de la batte- transistors 104 and 105 The positive terminal of the battery
rie 70 est reliée à une branche 36 de l'outil 30 de soudage et l'autre branche 37 est reliée à la connexion commune des collecteurs des transistors 100 à 105 Les émetteurs des transistors 100 à 105 sont reliés à la borne negative de la batterie 70 par l'intermédiaire de fusibles 110 à respectivement Les résistances 96 à 98 sont utilisées pour l'équilibrage des circuits des transistors de pilotage et de puissance afin que la charge soit convenablement 70 is connected to a branch 36 of the welding tool 30 and the other branch 37 is connected to the common connection of the collectors of the transistors 100 to 105. The emitters of the transistors 100 to 105 are connected to the negative terminal of the battery. 70 via fuses 110 to respectively The resistors 96 to 98 are used for balancing the circuits of the driving and power transistors so that the load is suitably
répartie.distributed.
Une impulsion positive transmise à la sortie A positive impulse transmitted to the output
du circuit monostable 82 provoque la conduction du tran- of the monostable circuit 82 causes the conduction of the
1-9 sistor 90 si bien que les transistors 92 à 94 conduisent et provoquent à leur tour la conduction des transistors 1-9 sistor 90 so that transistors 92 to 94 lead and in turn cause the conduction of transistors
à 105 de puissance Lorsque les transistors de puis- at 105 of power When the transistors of
sance conduisent,le courant s'écoule depuis la borne posi- the current flows from the posi-
tive de la batterie 70 dans l'outil 30 puis dans les tra- jets parallèles des circuits collecteurs-émetteurs des the battery 70 in the tool 30 and then in the parallel paths of the collector-emitter circuits of the
transistors 100 à 105 avant de revenir à la borne néga- transistors 100 to 105 before returning to the nega-
tive de la batterie 70.the battery 70.
Ainsi, la commande du commutateur 78 fait appa- Thus, the control of the switch 78 makes it
raître une impulsion d'intensité élevée dans l'outil 30 generate a high intensity pulse in the tool 30
avec une durée qui dépend du réglage de la résistance va- with a duration that depends on the setting of the resistance
riable 83 L'intensité du courant circulant dans l'outil 83 The intensity of the current flowing through the tool
dépend des dimensions et de la composition de celui-ci. depends on the size and composition of it.
Deux accumulateurs de la batterie 70 donne une tension un peu supérieure à 4 V et, pour les dimensions indiquées pour les outils dans le tableau 1, les impulsions formées ont Two accumulators of the battery 70 give a voltage slightly greater than 4 V and, for the dimensions indicated for the tools in Table 1, the pulses formed have
une intensité comprise entre 160 et 250 A Lors de l'utili- intensity between 160 and 250 A When using
sation de trois accumulateurs, le potentiel est un peu three accumulators, the potential is a little
supérieur à 6 V et les intensités des impulsions sont com- greater than 6 V and the pulse intensities are
prises entre 250 et 325 A Dans le cas des quatre accumula- between 250 and 325 A In the case of the four accumula-
teurs, le potentiel est un peut supérieur à 8 V et les impulsions ont une intensité comprise entre 275 et 425 A. Comme indiqué précédemment, dans certains cas, the potential is greater than 8 V and the pulses have an intensity of between 275 and 425 A. As indicated previously, in some cases
une séquence de plusieurs impulsions est préférable, com- a sequence of several pulses is preferable,
prenant par exemple une impulsion formée à 6 V pendant 8 ms pour l'enlèvement de l'isolant à température élevée, puis une impulsion à 4 V pendant 25 ms pour la formation taking for example a pulse formed at 6 V for 8 ms for the removal of the insulator at high temperature, then a pulse at 4 V for 25 ms for the formation
de la soudure Un circuit qui convient à une telle sé- a circuit suitable for such a
quence d'impulsions est représenté sur la figure 7 Dans ce cas, l'énergie destinée à l'outil provient d'une batterie à trois accumulateurs comprenant deux accumulateurs 121 montés en série avec un autre accumulateur 120 Un circuit 122 de charge est monté aux bornes de la batterie afin In this case, the energy for the tool comes from a battery with three accumulators comprising two accumulators 121 connected in series with another accumulator 120. battery terminals so
qu'il maintienne celle-ci à sa charge maximale. that it keeps it at its maximum load.
Deux transistors 180 et 181 de puissance placés en parallèle relient la source à 4 V à l'outil 30 et les Two power transistors 180 and 181 placed in parallel connect the source to 4 V to the tool 30 and the
transistors 170 et 172 forment le circuit de pilotage cor- transistors 170 and 172 form the control circuit cor-
respondant Trois transistors 160 à 162 de puissance mon- Three transistors 160 to 162 of global power
tés en parallèle sont destinés à relier la source de 6 V à l'outil et les transistors 150 et 1 152 forment le circuit associé de pilotage Un basculeur monostable 130 forme une minuterie A destinée au réglage de-la période d'exci- tation à 6 V et un multivibrateur monostable 140 forme une minuterie B destinée à régler la période d'excitation Parallel units are intended to connect the 6 V source to the tool and transistors 150 and 1152 form the associated control circuit. A monostable rocker 130 forms a timer A for adjusting the excitation period. 6 V and a monostable multivibrator 140 forms a timer B for adjusting the excitation period
à 4 V.at 4 V.
Les circuits monostables 130 et 140 ont des ré- Monostable circuits 130 and 140 have
sistances variables 131 et 141 respectivement montées entre variable sistances 131 and 141 respectively mounted between
le circuit et une source à + 12 V Les résistances varia- the circuit and a source at + 12V Resistors vary
bles et les condensateurs associés 132 et 142 forment les and the associated capacitors 132 and 142 form the
circuits de minutage des multivibrateurs monostables. timing circuits of monostable multivibrators.
Une borne d'entrée est reliée à l'entrée de déclen- An input terminal is connected to the trigger input
chement du circuit 130 et la sortie de celui-ci est reliée à l'entrée de déclenchement du circuit 140 Lorsque les résistances 131 et 141 sont réglées pour des durées de 130 and the output thereof is connected to the tripping input of the circuit 140. When the resistors 131 and 141 are set for
8 ms et 25 ms respectivement, un signal temporaire de dé- 8 ms and 25 ms respectively, a temporary signal of de-
clenchement transmis à la borne 135 provoque la transmis- triggering transmitted to terminal 135 causes the transmission
sion d'une impulsion positive de 8 ms à la sortie du cir- 8 ms positive pulse at the output of the cir-
cuit 130 puis d'une impulsion positive de 25 ms à la sortie cooked 130 then a positive pulse of 25 ms at the output
du circuit 140.of circuit 140.
La sortie du circuit 130 est reliée à la base du transistor NPN 150 par une résistance 153 Le collecteur du transistor 151 est relié à la source à + 12 V par une The output of the circuit 130 is connected to the base of the NPN transistor 150 by a resistor 153. The collector of the transistor 151 is connected to the source at + 12 V by a
résistance 154 et à la base du transistor NPN 151 Le col- resistance 154 and the base of the NPN transistor 151
lecteur de ce dernier est relié à la source à + 12 V par reader of the latter is connected to the source at + 12V per
des résistances série 155 et 156 et la connexion des ré- series 155 and 156 resistors and the connection of the
sistances est reliée à la base du transistor NPN 152 Les émetteurs des transistors 150 et 151 sont reliés à la masse sistances is connected to the base of the NPN transistor 152 The emitters of the transistors 150 and 151 are connected to the ground
alors que l'émetteur du transistor 152 est relié à la sour- while the emitter of transistor 152 is connected to the source
ce à + 12 V Le collectuer du transistor 152 est relié aux bases des transistors de puissance NPN 160 à 162 La borne positive de la batterie 120 est reliée au circuit à collecteur commun des transistors 160 et 162 montés en at + 12 V The collector of transistor 152 is connected to the bases of power transistors NPN 160 to 162 The positive terminal of battery 120 is connected to the common collector circuit of transistors 160 and 162 mounted in
parallèles dont les émetteurs reviennent à la borne néga- whose transmitters return to the negative terminal
tive de la batterie par l'intermédiaire des fusibles 163 the battery via the fuses 163
à 165 et de l'outil 30 de soudage.at 165 and the welding tool 30.
Le signal du circuit 140 parvient à la masse The signal of the circuit 140 reaches the mass
par l'intermédiaire des résistances 173 et 174 et la con- through the resistors 173 and 174 and the
nexion des résistances est reliée à la base du transistor NPN 170 L'émetteur du transistor 170 est relié à la base connection of the resistors is connected to the base of the transistor NPN 170 The emitter of the transistor 170 is connected to the base
du transistor NPN 171 et son émetteur est relié à la masse. of the NPN transistor 171 and its emitter is connected to ground.
Les collecteurs des transistors 170 et 171 sont reliés à la source à + 12 V par des transistors série 175 et The collectors of transistors 170 and 171 are connected to the + 12 V source by 175 series transistors and
176 et la connexion des résistances est reliée au transis- 176 and the connection of the resistors is connected to the transis-
tor NPN 172 L'émetteur de ce dernier est relié à la source tor NPN 172 The transmitter of the latter is connected to the source
à + 12 V et son collecteur est relié aux bases des tran- at + 12 V and its collector is connected to the basics of
sistors de puissance NPN 180 et 181 La borne positive Power sistors NPN 180 and 181 The positive terminal
de la batterie 121 est reliée au circuit à collecteur com- of the battery 121 is connected to the collector circuit
mun des transistors parallèles 180 et 181 et leurs émet- parallel transistors 180 and 181 and their transmitters
teurs sont reliés à la borne négative de la batterie par l'intermédiaire des fusibles 182 et 183 respectivement are connected to the negative terminal of the battery via fuses 182 and 183 respectively
et de l'outil 30 de soudage.and the welding tool.
Une impulsion de déclenchement transmise à la borne 135 provoque la formation par le circuit monostable A trip pulse transmitted to terminal 135 causes formation by the monostable circuit
130 d'une impulsion qui met à l'état conducteur les tran- 130 of an impulse which puts the tran-
sistors 150 à 152 du circuit de pilotage et ceux-ci pro- sistors 150 to 152 of the control circuit and these
voquent alors la mise à l'état conducteur des transistors parallèles de puissance 160 à 162 En conséquence, une then void the conductive state of the parallel transistors of power 160 to 162 Consequently, a
impulsion d'intensité élevée et dont la durée est déter- high intensity impulse, the duration of which is
minée par le réglage de la résistance variable 131 par- undermined by the setting of the variable resistance
vient à l'outil 30 de soudage, en provenance de la source comes to the welding tool 30, from the source
de tension de 6 V formée par les batteries 120/121 L'in- voltage of 6 V formed by the batteries 120/121
terruption de l'impulsion à la sortie du circuit 130 pro- interruption of the pulse at the output of the circuit 130 pro-
voque le fonctionnement du circuit monostable 140 qui crée alors une impulsion qui met les transistors de pilotage à 172 à l'état conducteur, ceux-ci mettant à leur tour les transistors parallèles 180 et 181 de puissance à l'état conducteur En conséquence, une impulsion d'intensité élevée the operation of the monostable circuit 140 which then creates a pulse which sets the driving transistors to 172 in the conductive state, these in turn putting the parallel power transistors 180 and 181 in the conductive state. high intensity pulse
parvient à l'outil de soudage par l'intermédiaire des tran- reaches the welding tool through the
32 sistors 180 et 181, en provenance de la source de tension de 4 V 121 pendant une une période déterminée par le réglage 32 sistors 180 and 181, from the voltage source of 4 V 121 for a period determined by the setting
de la résistance variable 141.variable resistance 141.
Il faut noter que, dans les exemples décrits précédemment, la force de contact avec laquelle l'outil maintient le fil au contact de la plage de connexion est avantageusement comprise entre 1 et 8 N. Il est bien entendu que l'invention n'a été dé- crite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. It should be noted that, in the examples described above, the contact force with which the tool holds the wire in contact with the connection pad is advantageously between 1 and 8 N. It is understood that the invention It has been described and represented only as a preferential example and any technical equivalence can be added to its constituent elements without departing from its scope.
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