FR2625401A1

FR2625401A1 - Printed-circuit support for soldering components and soldering machine using such a support

Info

Publication number: FR2625401A1
Application number: FR8718301A
Authority: FR
Inventors: Guy Decuigniere
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1989-06-30

Abstract

The invention relates to a printed-circuit support provided for the soldering of components in a "wave" soldering machine and intended to prevent a shadow effect; the shadow effect is due to the fact that the connections of a component of a printed circuit, which penetrate the solder wave after the body of this component, are masked and can be poorly soldered. The support 1 includes two parts 2, 3 hinged to each other; one 2 of these parts is given a simple translational movement towards the wave V by virtue of the conveyor B of the machine, whereas the other part 3 holds the printed circuit C and is, by virtue of a motor M, given, in addition to the translational movement, a movement of which at least some components are directed perpendicularly to the translational movement and enable the shadow effect to be prevented.

Description

SUPPORT DE CIRCUIT IMPRIME POUR
BRASAGE DE COMPOSANTS ET MACHINE A
BRASER UTILISANT UN TEL SUPPORT
La présente invention concerne un support destiné à assurer une liaison entre un circuit imprimé et le convoyeur d'une machine À braser "à la vague", de manière À permettre le brasage de composants sur le circuit imprimé. L'invention concerne également des machines à braser "A la vague" fonctionnant avec un support selon l'invention.PRINTED CIRCUIT SUPPORT FOR
COMPONENT BRAZING AND MACHINE A
BRAZE USING SUCH A SUPPORT
The present invention relates to a support intended to ensure a connection between a printed circuit and the conveyor of a "wave" soldering machine, so as to allow soldering of components on the printed circuit. The invention also relates to "Wave" brazing machines operating with a support according to the invention.

Les machines à braser "à la vague" sont bien connues elles comportent un bain de soudure à partir duquel est réalisée une vague (ou plusieurs. vagues) À l'aide d'une turbine qui préleve de la soudure dans le bain de soudure et la restitue à travers une buse à ouverture longue, étroite et rectiligne. Le circuit Imprimé, équipé de ses composants, est amené en contact avec la vague, de manière à assurer le brasage des connexions des composants sur le circuit. La vague se présente comme une sorte de barre rectiligne ou la soudure est animée d'un mouvement transversal par rapport à la grande dimension de la barre et le circuit imprimé est monté sur un convoyeur qui l'amène frotter contre cette vague. Brazing machines "wave" are well known they include a solder bath from which is made a wave (or more. Waves) Using a turbine which takes the solder in the solder bath and returns it through a nozzle with a long, narrow and straight opening. The Printed circuit, equipped with its components, is brought into contact with the wave, so as to ensure the soldering of the connections of the components on the circuit. The wave appears as a sort of straight bar where the solder is animated in a transverse movement with respect to the large dimension of the bar and the printed circuit is mounted on a conveyor which causes it to rub against this wave.

Dans le mouvement de translation qui amène le circuit en contact avec la vague, celles des connexions d'un composant qui arrivent dans la vague avant le corps du composant sont correctement brasées tandis que celles qui y arrivent après le corps du composant peuvent être mal brasées en raison de l'effet d'ombre dû au corps du composant, et ce, d'autant plus que les dimensions du composant considéré, sont plus grandes. In the translational movement which brings the circuit into contact with the wave, those of the connections of a component which arrive in the wave before the body of the component are correctly soldered while those which arrive there after the body of the component can be poorly soldered due to the shadow effect due to the body of the component, all the more so as the dimensions of the component considered, are larger.

Certaines machines à braser À la vague permettent de réduire cet inconvénient sans l'éviter totalement, grâce à deux vagues paralleles : l'une, classique, dans laquelle le mouvement transversal de la soudure se fait, du moins au niveau du contact avec le circuit A braser, dans le sens opposé du mouvement de déplacement du circuit, et l'autre dans laquelle le mouvement de la soudure se fait dans le même sens que celui du circuit. Il existe également des machines À braser à la vague comportant une seule vague, où, pour éviter l'effet d'ombre la vague est animée d'un mouvement de vibration. Certain wave soldering machines make it possible to reduce this drawback without completely avoiding it, thanks to two parallel waves: one, conventional, in which the transverse movement of the weld takes place, at least at the level of contact with the circuit To be brazed, in the opposite direction of the movement of movement of the circuit, and the other in which the movement of the weld is done in the same direction as that of the circuit. There are also wave soldering machines with a single wave, where, to avoid the shadow effect, the wave is made to vibrate.

Avec les machines existantes, donnant des effets d'ombre, il pourrait être envisagé de modifier les systèmes de formation des vagues pour éviter cet inconvénient ; mais les modifications à effectuer pour obtenir, par exemple, une vague animée d'un mouvement de vibration. seraient pratiquement irréalisables et, en tout cas, très onéreuses. With existing machines, providing shadow effects, it could be envisaged to modify the wave formation systems to avoid this drawback; but the modifications to be made to obtain, for example, a wave animated by a movement of vibration. would be practically impracticable and, in any case, very expensive.

Le but de l'invention est de palier ou, pour le moins, de réduire très fortement l'effet d'ombre dans les machines à braser à la vague présentant cet inconvénient, sans pour cela modifier la ou les vagues existantes. The object of the invention is to alleviate or, at the very least, to greatly reduce the shadow effect in wave soldering machines having this drawback, without thereby modifying the existing wave or waves.

Ceci est obtenu en utilisant un support articulé pour, avec le convoyeur de la machine à braser, amener le circuit imprimé en contact avec la vague. This is obtained by using an articulated support for, with the conveyor of the brazing machine, bringing the printed circuit into contact with the wave.

Selon l'invention un support de circuit imprimé pour brasage de composants dans une machine à braser "à la vague", comportant un chassis destiné à être placé dans le convoyeur de la machine, est caractérisé en ce qu'il comporte un cadre destiné à être rendu solidaire du circuit imprimé et des moyens mécaniques pour articuler et déplacer le cadre par rapport au chassis, le déplacement étant prévu pour s'effectuer dans un plan parallèle aux faces du circuit imprimé quand le circuit imprimé est solidaire du cadre. According to the invention a printed circuit support for soldering components in a "wave" brazing machine, comprising a frame intended to be placed in the conveyor of the machine, is characterized in that it comprises a frame intended for be made integral with the printed circuit and mechanical means to articulate and move the frame relative to the chassis, the displacement being provided to take place in a plane parallel to the faces of the printed circuit when the printed circuit is integral with the frame.

La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et les figures s'y rapportant, qui représentent
- la figure 1, une vue partielle, schématique, en coupe, d'une machine à braser équipée d'un support selon llin- vention
- la figure 2, une vue partie11 ?, schématique, de dessus, de la machine selon la figure I
- les figures 3 et 4 des vues détaillées, en coupe et de dessus, d'un support selon l'invention.The present invention will be better understood and other characteristics will appear from the following description and the related figures, which represent
- Figure 1, a partial schematic view, in section, of a brazing machine equipped with a support according to llin- vention
- Figure 2, a schematic part11? view from above of the machine according to Figure I
- Figures 3 and 4 detailed views, in section and from above, of a support according to the invention.

Sur les différentes figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes symboles. In the various figures, the corresponding elements are designated by the same symbols.

La figure l est une vue en coupe schématique, selon un axe XX représenté sur la figure 2. montrant un support, 1, de circuit imprimé, C ; ce support est posé sur les deux bandes
B1, B2 d'un convoyeur, B, d'une machine à braser"à la vague".Figure l is a schematic sectional view along an axis XX shown in Figure 2. showing a support, 1, of the printed circuit, C; this support is placed on the two strips
B1, B2 of a conveyor, B, of a "wave" brazing machine.

Le support 1 comporte un chassis 2 qui, lorqu'il est placé sur le convoyeur B, reste fixe par rapport à ce dernier et un cadre 3, articulé par rapport au chassis 2. The support 1 comprises a chassis 2 which, when it is placed on the conveyor B, remains fixed relative to the latter and a frame 3, articulated with respect to the chassis 2.

Le circuit imprimé C est monté, avec sa face à braser par dessous, dans le cadre 3 ; sur cette face à braser des composants tels que D sont fixés par collage de leur corps sur le substrat du circuit imprimé. Le circuit imprimé est maintenu entre deux plaques-guides parallèles 31, 32 qui font partie du cadre 3 ; le cadre 3 comporte également une plaque d'appui, 30, parallèle au circuit imprimé, sur laquelle les plaques 31 et 32, qui comportent un rabat, viennent s'appuyer par ce rabat et sur laquelle elles sont vissées par des vis A longue tige, 33, 34. The printed circuit C is mounted, with its side to be soldered from below, in frame 3; on this face to be soldered components such as D are fixed by bonding their body to the substrate of the printed circuit. The printed circuit is held between two parallel guide plates 31, 32 which are part of the frame 3; the frame 3 also includes a support plate, 30, parallel to the printed circuit, on which the plates 31 and 32, which have a flap, come to rest by this flap and on which they are screwed by screws with long rod , 33, 34.

Le chassis 2 forme une sorte d'arche sous laquelle est accroché le cadre 3 au moyen d'articulations comportant une came
N et deux entretoises, P1, P2, dont l'une, Pi, apparaît sur la figure 1. La came N est mue par l'axe d'un moteur M et ce moteur est fixé sur le chassis 2 Les entretoises sont constituées par une tige solidaire de la plaque d'appui 30, dirigée vers le haut et traversant le chassis 2 par un trou de dimensions nettement supérieures à sa section transversale ; l'entretoise se termine par une tête plate plus large que le trou traversé par la tige et cette tête plate repose sur le chassis 2.The frame 2 forms a kind of arch under which the frame 3 is hung by means of articulations comprising a cam
N and two spacers, P1, P2, one of which, Pi, appears in FIG. 1. The cam N is driven by the axis of a motor M and this motor is fixed to the chassis 2 The spacers are constituted by a rod secured to the support plate 30, directed upwards and passing through the chassis 2 through a hole of dimensions clearly greater than its cross section; the spacer ends with a flat head wider than the hole through which the rod passes and this flat head rests on the frame 2.

Des contacts électriques souples, superposés, El, E2, sont fixés le long du chassis 2 et reliés au moteur M par des fils conducteurs. Deux pistes conductrices superposées G1, G2 entre lesquelles est appliquée une base tension, pour des raisons de sécurité, apparaissent sur la figure 1 elles sont fixées sur le bhti de la machine à braser et ne se déplacent donc pas avec le convoyeur B. Flexible electrical contacts, superimposed, El, E2, are fixed along the chassis 2 and connected to the motor M by conductive wires. Two superimposed conductive tracks G1, G2 between which a voltage base is applied, for safety reasons, appear in FIG. 1 they are fixed on the base of the brazing machine and therefore do not move with the conveyor B.

Ainsi, quand le moteur M tourne, la came N et les entretoises telles que PI font que le cadre 3 et donc le circuit imprimé C sont entraînés dans un mouvement circulaire, dans un plan horizontal, étant entendu que ce mouvement n'est parfaitement circulaire qu'au niveau de ]a came. Thus, when the motor M is running, the cam N and the spacers such as PI cause the frame 3 and therefore the printed circuit C to be driven in a circular movement, in a horizontal plane, it being understood that this movement is not perfectly circular that at] cam.

La figure 2 est une vue de dessus schématique montrant le support l de la figure l, posé sur les bandes B1, B2 du convoyeur B, qui entraînent le support, et donc le circuit imprimé C, vers une vague de soudure, V. La figure 2 montre cinq des trous pratiqués dans le chassis 2 ~ un grand trou sensiblement carré, au milieu du chassis et quatre trous oblongs à travers lesquels passent quatre vis 33 À 36 qui servent å positionner les plaques-guides 31, 32 en fonction du circuit imprimé C ; deux de ces vis, 33, 34, étaient également visibles sur la figure 1. Figure 2 is a schematic top view showing the support l of Figure l, placed on the bands B1, B2 of the conveyor B, which drive the support, and therefore the printed circuit C, to a solder wave, V. La Figure 2 shows five of the holes in the chassis 2 ~ a large, substantially square hole in the middle of the chassis and four oblong holes through which pass four screws 33 to 36 which are used to position the guide plates 31, 32 according to the circuit printed C; two of these screws, 33, 34, were also visible in FIG. 1.

Sur la figure 2 les contacts superposés, tels que El, et les pistes superposées, telles que G1, sont dans une position où ils ne se touchent pas, si bien que le circuit imprimé est seulement animé d'un mouvement de translation dans le plan horizontal, perpendiculairement à la vague ; ce mouvement est symbolisé par une flèche droite, Fi. In FIG. 2, the superimposed contacts, such as El, and the superimposed tracks, such as G1, are in a position where they do not touch, so that the printed circuit is only driven in a translational movement in the plane horizontal, perpendicular to the wave; this movement is symbolized by a right arrow, Fi.

Mais quand ce mouvement, qui entraîne tout le support 1, amène les contacts, tels que El, en appui sur les pistes, telles que Gl, contre lesquelles ils vont glisser, le moteur M se trouve alimenté grâce à la différence de potentiel existant entre les deux pistes ; le moteur commence à tourner peu avant que le dessous du circuit imprimé atteigne la vague V ; il en résulte que le circuit imprimé n'est plus soumis seulement au mouvement de translation décrit cl-avant mais est également soumis à un mouvement circulaire dans un plan horizontal comme il a été vu lors de la description de l'action de l'ensemble moteur-came-entretoises, sur le circuit imprimé ; le mouvement est symbolisé par une flèche en tire-bouchon, F2. But when this movement, which drives all of the support 1, brings the contacts, such as El, to bear on the tracks, such as Gl, against which they will slide, the motor M is powered thanks to the potential difference existing between the two tracks; the motor begins to run shortly before the underside of the printed circuit reaches wave V; it follows that the printed circuit is no longer subjected only to the translational movement described cl-before but is also subjected to a circular movement in a horizontal plane as it was seen during the description of the action of the assembly motor-cam-spacers, on the printed circuit; the movement is symbolized by a corkscrew arrow, F2.

Ce mouvement composé, qui est donné au circuit imprime C lors de son passage au dessus de la vague, permet au circuit de cisailler le flux de soudure ; ainsi les connexions, qui auraient été masquées par le corps du composant dans un simple mouvement de translation, sont mises en contact avec la soudure et le brasage peut s'effectuer. This compound movement, which is given to the printed circuit C when it passes over the wave, allows the circuit to shear the flux of solder; thus the connections, which would have been hidden by the body of the component in a simple translational movement, are brought into contact with the solder and the soldering can be carried out.

L'adaptation d'une machine à braser conventionnelle a consisté à la munir d'un support artic'ilé selon les figures 1 et 2, â fixer un dispositif d'alimentation électrique, comportant les pistes G1, G2, sur le bâti de la machine, à entraîner, grâce à la came, un déplacement circulaire de 15 millimètres de diamètre et à faire tourner le moteur A deux tours par seconde. Avec une vitesse de convoyeur de un mètre par minute et une largeur de travail, c'est à dire de contact vague- circuit imprimé, de 4cm, une connexion de composant reste 2,4 secondes en contact avec le bain de soudure c'est à dire pendant plus de quatre rotations complètes de l'axe du moteur M. The adaptation of a conventional brazing machine consisted in providing it with an articulated support according to FIGS. 1 and 2, in fixing an electrical supply device, comprising tracks G1, G2, on the frame of the machine, to drive, thanks to the cam, a circular movement of 15 millimeters in diameter and to turn the engine at two revolutions per second. With a conveyor speed of one meter per minute and a working width, i.e. of wave-printed circuit contact, of 4cm, a component connection remains 2.4 seconds in contact with the solder bath. to say for more than four complete rotations of the axis of the motor M.

Les figures 3 et 4 sont des vues détaillées relatives. Figures 3 and 4 are relative detailed views.

à une variante de la réalisation selon les figures l et 2, qui n'en diffère essentiellement que par l'adjonction de deux entretoises P3 et P4 et par la forme des trous de traversée du chassis 2 par les entretoises Pi, P2.to a variant of the embodiment according to FIGS. 1 and 2, which essentially differs therefrom only by the addition of two spacers P3 and P4 and by the shape of the through holes of the chassis 2 by the spacers Pi, P2.

Les figures 3 et 4 sont, comme les figures 1 et 2, respectivement une vue en coupe et une vue de dessus, mais se rapportent au support seul. La vue selon la figure 4 pourrait être complétée en dessinant les deux bandes du convoyeur respectivement à droite et à gauche du support et en indiquant un sens de déplacement orienté vers le haut de la page. Figures 3 and 4 are, like Figures 1 and 2, respectively a sectional view and a top view, but relate to the support alone. The view according to FIG. 4 could be completed by drawing the two bands of the conveyor respectively on the right and on the left of the support and by indicating a direction of movement oriented towards the top of the page.

Les entretoises P3 et P4 sont situées sur le même côté du support 1 que le moteur M et sont semblables, avec leur large tête plate, aux entretoises P1, P2 des figures l et 2. The spacers P3 and P4 are located on the same side of the support 1 as the motor M and are similar, with their large flat head, to the spacers P1, P2 of FIGS. 1 and 2.

Elles forment, avec la came N du moteur, un alignement parallèle au sens du déplacement dans la machine à braser. Quant aux trous par lesquels les entretoises P1, P2 traversent le chassis 2, ce sont des fentes perpendiculaires au sens de déplacement du support dans la machine à braser, c'est à dire des fentes représentées horizontalement sur la figure 4 ; ainsi, du fait de l'étroitesse des fentes, les têtes surmontant les entretoises Pi, P2 n'ont plus besoin d'être larges comme dans le cas des figures 1 et 2. Dans cette réalisation la rotation du moteur M entraîne, vues sur les figures 3 et 4, la partie gauche du cadre 3, et donc du circuit imprimé, dans un mouvement qui est sensiblement de rotation et la partie droite dans un mouvement qui est sensiblement de translation. They form, with the cam N of the engine, an alignment parallel to the direction of movement in the brazing machine. As for the holes through which the spacers P1, P2 pass through the chassis 2, these are slots perpendicular to the direction of movement of the support in the brazing machine, that is to say slots represented horizontally in FIG. 4; thus, due to the narrowness of the slots, the heads surmounting the spacers Pi, P2 no longer need to be wide as in the case of FIGS. 1 and 2. In this embodiment the rotation of the motor M entails, seen on Figures 3 and 4, the left part of the frame 3, and therefore of the printed circuit, in a movement which is substantially rotational and the right part in a movement which is substantially translational.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits à l'aide des figures 1 à 4 c'est ainsi, en particulier, que pour éviter d'avoir À rapporter un dispositif d'alimentation sur le bâti de la machine braser il peut être envisagé, du moins pour des opérations de brasage d'un nombre limité de circuits imprimés, d'incorporer le dispositif d'alimentation au support, par exemple en fixant une batterie d'acccumulateurs sur le chassis 2 du support selon les figures l et 2 ; il est même possible de ne pas utiliser un moteur tel que le moteur M, mais de prévoir un jeu d'engrenages, les uns portés par le bâti de la machine et les autres par le support, de manière à donner au circuit imprimé un mouvement semblable à ceux obtenus par les moteurs selon les figures l à 4. Il est aussi possible d'utiliser un moteur thermique. Il est également possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'appporter des modifications à la réalisation du support. Les entretoises Pi à P4 des figures 3 et 4 pouvant, par exemple, être remplacées par des cames disposées aux mêmes endroits avec, éventuellement, un entraînement par courroie, À partir du moteur M, des cames remplaçant les entretoises P3 et P4. Of course, the invention is not limited to the examples described with the aid of FIGS. 1 to 4, it is thus, in particular, that to avoid having to attach a supply device to the frame of the brazing machine it can be envisaged, at least for soldering operations of a limited number of printed circuits, to incorporate the supply device into the support, for example by fixing a storage battery on the frame 2 of the support according to the figures l and 2; it is even possible not to use a motor such as the motor M, but to provide a set of gears, some carried by the machine frame and others by the support, so as to give the printed circuit a movement similar to those obtained by the motors according to FIGS. 1 to 4. It is also possible to use a heat engine. It is also possible, without departing from the scope of the invention, to make modifications to the production of the support. The spacers Pi to P4 of Figures 3 and 4 can, for example, be replaced by cams arranged in the same places with, optionally, a belt drive, From the motor M, cams replacing the spacers P3 and P4.

Claims

(3).

printed baked (C) when the printed circuit is integral with the frame

intended to be carried out in a plane parallel to the faces of the cir

the frame (3) relative to the frame (2), the displacement being

nics (M, N, Pi, P2; M, N, Pl-P4) to articulate and move

be secured to the printed circuit (C) and meca means

machine, characterized in that it comprises a frame (3) intended for

a chassis (2) intended to be placed in the conveyor (B) of the

components in a "wave" soldering machine, comprising

l. PCB support for soldering

2. Support according to claim 1, characterized in that

that the mechanical means include: a motor (M) fixed on

the chassis (2), an eccentric transmission system (N) between

the axis of the motor (M) and the frame (3) and of the mobile connections (Pl,

P2; P1-P4) between the frame (2) and the frame (3).

3. Support according to claim 2, characterized in that

that the mobile links (Pi, P2; Pl-P4) have between

rods (Pi, P2) arranged between the frame (2) and the frame (3),

attached to one of their ends and held with at most two degrees of freedom at their other end.

4. Support according to claim 2, characterized in that

that the mobile links include cams to couple the

chassis to frame.

5. "Wave" brazing machine, characterized in

that it uses a support (l) according to one of claims

previous #.