FR2720018A1 - Method and appts. for soldering electronic components using paste solder and preheat and reflow in oven - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un appareil de soudage deThe present invention relates to a method and an apparatus for welding
composants électroniques et plus particulièrement un procédé et un appareil de soudage de composants électroniques dans lesquels le préchauffage et la refusion sont accomplis successivement dans un four dont la structure non fermée permet la circulation de l'atmosphère ambiante dans le four, de manière à obtenir le montage d'un composant électronique sur une plaquette à circuit imprimé par soudage à electronic components and more particularly a method and an apparatus for welding electronic components in which the preheating and reflow are carried out successively in an oven whose unclosed structure allows the circulation of the ambient atmosphere in the oven, so as to obtain the mounting of an electronic component on a printed circuit board by welding
l'aide d'une pâte à souder.using a solder paste.
Un appareil de soudage par refusion sous azote a été développé dans le but d'éliminer le nettoyage après soudage d'un composant électronique au moyen d'une pâte à souder. L'appareil de soudage par refusion connu dans la technique est conçu pour réaliser le soudage dans une atmosphère non oxydante à l'intérieur d'un four alimenté en azote pour empêcher l'oxydation de l'alliage de soudage et des plages de connexion soudées afin d'éliminer l'utilisation du Fréon (marque déposée), du trichloréthylène ou analogues dans l'opération de nettoyage A nitrogen reflow soldering device has been developed with the aim of eliminating the cleaning after soldering of an electronic component using a solder paste. The reflow soldering apparatus known in the art is designed to perform soldering in a non-oxidizing atmosphere inside a furnace supplied with nitrogen to prevent oxidation of the soldering alloy and soldered connection pads in order to eliminate the use of Freon (registered trademark), trichlorethylene or the like in the cleaning operation
subséquente.subsequent.
A cette fin, l'appareil de soudage par refusion conventionnel comprend un corps de four de structure fermée pour maintenir la concentration en oxygène ou l'atmosphère à l'intérieur du corps de four à un niveau aussi faible que 10 à ppm pour minimiser la consommation d'azote. Plus particulièrement, le corps de four est divisé en une section d'entrée de chambre de purge d'azote, une section de préchauffage et de refusion et une section de sortie de chambre de purge d'azote, parmi lesquelles les sections d'entrée et de sortie sont munies chacune d'un obturateur à deux étages pour isoler de l'atmosphère ambiante la zone de soudage à l'intérieur du corps de four. En outre, pour minimiser la sortie d'azote hors du corps de four, il est prévu une section de paliers pour des arbres rotatifs de ventilateurs disposés à l'intérieur du corps de four, chacun des arbres étant situé dans une structure fermée, et un convoyeur ou système de transport est agencé de manière à contrôler automatiquement en synchronisme avec le fonctionnement des obturateurs la vitesse à laquelle une plaquette à circuit imprimé est introduite dans la section d'entrée de chambre de purge d'azote et est évacuée par la section de To this end, the conventional reflow welding apparatus includes a closed structure furnace body to maintain the oxygen concentration or the atmosphere inside the furnace body as low as 10 to ppm to minimize the nitrogen consumption. More particularly, the furnace body is divided into a nitrogen purge chamber inlet section, a preheating and reflow section and a nitrogen purge chamber outlet section, among which the inlet sections and outlet are each provided with a two-stage shutter to isolate the welding area inside the furnace body from the ambient atmosphere. In addition, to minimize the outflow of nitrogen from the furnace body, a section of bearings is provided for rotary shafts of fans arranged inside the furnace body, each of the shafts being located in a closed structure, and a conveyor or transport system is arranged so as to automatically control, in synchronism with the operation of the shutters, the speed at which a printed circuit board is introduced into the inlet section of the nitrogen purge chamber and is discharged through the section of
sortie de chambre de purge d'azote.nitrogen purge chamber outlet.
Bien que l'appareil de soudage par refusion conventionnel construit de la manière décrite ci-dessus permette un soudage satisfaisant des composants électroniques, il provoque une augmentation du coût des appareillages car il est nécessaire de construire le corps de four sous forme de structure fermée. En outre, il exige non seulement une grande quantité d'azote mais encore le remplacement incommode d'une bouteille d'azote lorsqu'une telle bouteille constitue la source d'azote. Par ailleurs, lorsqu'une unité productrice d'azote est prévue en association avec l'appareil de soudage par refusion, celle-ci entraîne une augmentation supplémentaire du coût des appareillages. Néanmoins, lorsque le corps de four est construit sous forme d'une structure non fermée, l'appareil de soudage par refusion conventionnel est incapable d'empêcher l'apparition de trous de soudure et la formation d'une couche d'oxyde sur l'alliage de soudure car il n'empêche pas Although the conventional reflow soldering apparatus constructed in the manner described above allows satisfactory soldering of electronic components, it causes an increase in the cost of the apparatuses because it is necessary to construct the furnace body in the form of a closed structure. In addition, it requires not only a large amount of nitrogen but also the inconvenient replacement of a nitrogen bottle when such a bottle constitutes the nitrogen source. Furthermore, when a nitrogen-producing unit is provided in association with the reflow soldering apparatus, this leads to an additional increase in the cost of the apparatus. However, when the furnace body is constructed as an unclosed structure, the conventional reflow welder is unable to prevent the appearance of weld holes and the formation of an oxide layer on the surface. welding alloy because it does not prevent
l'atmosphère ambiante de pénétrer dans le corps de four. the ambient atmosphere from entering the furnace body.
La présente invention a pour but de remédier à l'inconvénient évoqué ci-dessus. A cette fin, on a constaté en étudiant l'effet de l'atmosphère ambiante sur l'alliage de soudure et le flux contenu dans la pâte à souder que l'humidité contenue dans l'atmosphère ambiante a un effet néfaste sur l'activité du flux. Ainsi, la présente invention exclut le remplacement de l'oxygène par l'azote dans un corps The object of the present invention is to remedy the drawback mentioned above. To this end, it has been observed by studying the effect of the ambient atmosphere on the solder alloy and the flux contained in the solder paste that the humidity contained in the ambient atmosphere has a harmful effect on the activity. of the flow. Thus, the present invention excludes the replacement of oxygen by nitrogen in a body
de four de structure fermée.closed structure furnace.
La présente invention a pour but de proposer un procédé de soudage d'un composant électronique qui est capable de réaliser un soudage satisfaisant même dans un four de structure non fermée permettant à l'atmosphère ambiante de The object of the present invention is to propose a method of welding an electronic component which is capable of achieving satisfactory welding even in an oven of unclosed structure allowing the ambient atmosphere to
pénétrer dans le four.enter the oven.
La présente invention a aussi pour but de proposer un appareil pour The present invention also aims to provide an apparatus for
souder un composant électronique qui est capable de réaliser un soudage satis- solder an electronic component which is capable of performing satisfactory welding
faisant même dans un four de structure non fermée permettant à l'atmosphère even in an oven with an unclosed structure allowing the atmosphere
ambiante de pénétrer dans le four. room to enter the oven.
Selon l'un de ses aspects, la présente invention concerne un procédé de soudage d'un composant électronique. Ce procédé comprend les étapes consistant à soumettre une pâte à souder successivement à un traitement de préchauffage et à un traitement de refusion dans un four de structure non fermée qui permet à l'atmosphère ambiante de pénétrer dans le corps de four, de manière à fixer le composant électronique sur une plaquette à circuit imprimé par soudage à l'aide de la pâte à souder et à introduire de l'air déshumidifié dans le four pour établir une According to one of its aspects, the present invention relates to a method of welding an electronic component. This process comprises the stages consisting in subjecting a solder paste successively to a preheating treatment and to a reflow treatment in an oven of unclosed structure which allows the ambient atmosphere to penetrate into the body of the oven, so as to fix the electronic component on a printed circuit board by soldering using solder paste and introducing dehumidified air into the oven to establish a
atmosphère déshumidifiée à l'intérieur du four. dehumidified atmosphere inside the oven.
En général, l'absorption d'humidité ou d'eau par un activateur, une résine ou autre contenu dans le flux présent dans la soudure utilisée pour souder un composant électronique entraîne une baisse d'activité du flux. Dans la présente invention, de l'air déshumidifié est introduit dans le four pour établir une atmosphère déshumidifiée à l'intérieur du four afin d'empêcher une détérioration de l'activité du flux de la pâte à souder, de manière que le flux forme une couche In general, the absorption of moisture or water by an activator, a resin or other content in the flux present in the solder used to solder an electronic component leads to a decrease in activity of the flux. In the present invention, dehumidified air is introduced into the oven to establish a dehumidified atmosphere inside the oven to prevent deterioration of the activity of the solder paste flux, so that the flux forms a diaper
protectrice satisfaisante sur l'alliage de soudure de la pâte à souder. satisfactory protective coating on the solder paste.
Dans un mode de réalisation de la présente invention que l'on préfere, l'air déshumidifié est un mélange air-azote formé par mélange de l'atmosphère ambiante déshumidifiée et d'azote. L'azote contenu dans le mélange air-azote empêche l'oxydation des plages de connexion d'un réseau de conducteur et de l'alliage de soudure, ce qui garantit un soudage satisfaisant du composant électronique. Dans un mode de réalisation de la présente invention que l'on préfère, le traitement de préchauffage et le traitement de refusion sont mis en oeuvre dans des chambres séparées qui sont définies à l'intérieur du four. Une telle construction permet l'introduction efficace de l'air déshumidifié dans toute section voulue du four et maintient le profil de température qui s'étend du préchauffage à la refusion In a preferred embodiment of the present invention, the dehumidified air is an air-nitrogen mixture formed by mixing the dehumidified ambient atmosphere and nitrogen. The nitrogen contained in the air-nitrogen mixture prevents oxidation of the connection pads of a conductor network and the solder alloy, which guarantees satisfactory soldering of the electronic component. In a preferred embodiment of the present invention, the preheating treatment and the reflow treatment are carried out in separate chambers which are defined inside the oven. Such a construction allows the efficient introduction of dehumidified air into any desired section of the oven and maintains the temperature profile which extends from preheating to reflow
et qui est destiné au chauffage de la pâte à souder. and which is intended for heating the solder paste.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un appareil pour souder un composant électronique. Cet appareil comprend un four à According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for soldering an electronic component. This appliance includes a
structure non fermée qui permet à l'atmosphère ambiante de pénétrer dans le four. unclosed structure which allows the ambient atmosphere to enter the oven.
Le four comporte un dispositif de préchauffage et un dispositif de refusion permettant un traitement thermique pour fixer le composant électronique sur une plaquette à circuit imprimé par soudage à l'aide d'une pâte à souder. L'appareil comprend également une section d'entrée d'air déshumidifié prévue sur le four, pour introduire de l'air déshumidifié dans le four. Ainsi, l'appareil selon la présente The oven includes a preheating device and a reflow device allowing a heat treatment to fix the electronic component on a printed circuit board by soldering using a solder paste. The apparatus also includes a dehumidified air inlet section provided on the oven, for introducing dehumidified air into the oven. Thus, the apparatus according to this
invention limite les augmentations de coût d'appareillage. invention limits increases in equipment costs.
Dans un mode de réalisation de la présente invention que l'on préfere, la section d'entrée d'air déshumidifié comprend une section d'entrée de mélange In a preferred embodiment of the present invention, the dehumidified air inlet section includes a mixture inlet section
air-azote. La section d'entrée du mélange air-azote comprend un passage d'intro- air-nitrogen. The inlet section of the air-nitrogen mixture includes an intro passage
duction d'atmosphère ambiante déshumidifiée, un passage d'introduction d'azote et un agitateur pour relier l'un à l'autre le passage d'introduction d'atmosphère dehumidified ambient atmosphere duction, a nitrogen introduction passage and an agitator for connecting the atmosphere introduction passage to each other
ambiante déshumidifiée et le passage d'introduction d'azote. Ainsi, le mélange air- dehumidified room and the nitrogen introduction passage. So the air-
azote déshumidifié peut être introduit efficacement dans le four en toute position voulue. Dans un mode de réalisation de la présente invention que l'on préfere, le dispositif de préchauffage et le dispositif de refusion sont séparés l'un de l'autre dehumidified nitrogen can be efficiently introduced into the furnace in any desired position. In a preferred embodiment of the present invention, the preheating device and the reflow device are separated from each other
par un dispositif de séparation prévu dans le four. by a separation device provided in the oven.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux Other characteristics and advantages of the invention will appear better
dans la description détaillée qui suit et se réfere aux dessins annexés, donnés in the detailed description which follows and refers to the attached drawings, given
uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un appareil pour souder un composant électronique selon la présente invention; la figure 2 est une représentation graphique de la relation entre la température et le temps dans la zone de soudage de l'appareil de la figure 1; et la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un alliage de soudure sur lequel le flux forme une couche protectrice au cours d'un traitement thermique by way of example only, and in which: Figure 1 is a schematic sectional view of an apparatus for soldering an electronic component according to the present invention; Figure 2 is a graphical representation of the relationship between temperature and time in the welding area of the apparatus of Figure 1; and FIG. 3 is a schematic sectional view of a welding alloy on which the flux forms a protective layer during a heat treatment
réalisé dans l'appareil de la figure 1. made in the apparatus of Figure 1.
En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit un four de refusion utilisé pour monter un composant électronique sur la surface d'une plaquette à circuit imprimé selon le procédé de soudage de composants électroniques de la présente invention. Le four de refusion reçoit une plaquette à circuit imprimé sur laquelle un composant électronique a été préalablement maintenu temporairement par application d'une pâte à souder sur les plages de connexion d'un réseau de conducteurs situé sur la plaquette à circuit imprimé, chacune des électrodes externes du composant étant placée entre des plages de connexion prédéterminées, auxquelles de la soudure a été appliquée, tandis que le contact entre ces éléments Referring first to Figure 1, there is shown a reflow oven used to mount an electronic component on the surface of a printed circuit board according to the method of soldering electronic components of the present invention. The reflow oven receives a printed circuit board on which an electronic component has been temporarily temporarily held by applying a solder paste on the connection pads of a network of conductors located on the printed circuit board, each of the electrodes external of the component being placed between predetermined connection pads, to which solder has been applied, while the contact between these elements
est maintenu.is maintained.
Comme le montre la figure 1, le four de refusion comprend un corps de four 10 de structure non fermée qui permet à l'atmosphère ambiante de pénétrer dans le four. Plus particulièrement, le corps de four 10 est construit de telle manière que ses sections d'entrée et de sortie permettant respectivement l'introduction d'une plaquette à circuit imprimé dans le corps de four 10 et l'évacuation de celle-ci hors du corps de four 10 sont ouvertes pour permettre à l'air présent dans le corps de four 10 de parvenir à un état d'équilibre grâce à la pénétration de l'atmosphère ambiante dans le corps de four 10 par les sections d'entrée et de sortie. Le corps de four 10 est muni d'un convoyeur 12 tel qu'un convoyeur à chaînes qui transporte la plaquette à circuit imprimé dans une zone de soudage définie dans le corps de four 10. L'intérieur du corps de four 10 est divisé en une section de préchauffage 14 constituant le premier étage, une section de préchauffage 16 constituant le second étage et une section de refusion 18. Les sections 14, 16 et 18 du corps de four 10 sont munies chacune de deux dispositifs chauffants 20 opposés verticalement l'un à l'autre. La température obtenue grâce aux dispositifs chauffants 20 dans chacune des sections est déterminée en fonction de la composition de la pâte à souder utilisée. Par exemple, les dispositifs chauffants 20 peuvent être agencés de manière que la température de la section de préchauffage 14 du premier étage soit d'environ 150C, que la température de la section de préchauffage 16 du second étage soit d'environ 170 à 175'C et que la température de la section de refusion 18 soit d'environ 183C. Dans le mode de réalisation représenté, il est prévu seulement deux sections de préchauffage 14 et 16. Cependant, il est possible de prévoir, si nécessaire, trois sections de As shown in Figure 1, the reflow oven comprises an oven body 10 of unclosed structure which allows the ambient atmosphere to enter the oven. More particularly, the oven body 10 is constructed in such a way that its inlet and outlet sections respectively allow the introduction of a printed circuit board into the oven body 10 and the evacuation thereof from the furnace body 10 are opened to allow the air present in the furnace body 10 to reach a state of equilibrium by the penetration of the ambient atmosphere into the furnace body 10 by the inlet and outlet sections. exit. The oven body 10 is provided with a conveyor 12 such as a chain conveyor which transports the printed circuit board into a soldering area defined in the oven body 10. The interior of the oven body 10 is divided into a preheating section 14 constituting the first stage, a preheating section 16 constituting the second stage and a reflow section 18. The sections 14, 16 and 18 of the oven body 10 are each provided with two heating devices 20 vertically opposite the one to another. The temperature obtained by the heating devices 20 in each of the sections is determined as a function of the composition of the solder paste used. For example, the heaters 20 may be arranged so that the temperature of the preheating section 14 of the first stage is about 150C, that the temperature of the preheating section 16 of the second stage is approximately 170 to 175 ' C and that the temperature of the reflow section 18 is about 183C. In the embodiment shown, only two preheating sections 14 and 16 are provided. However, it is possible to provide, if necessary, three sections of
préchauffage de ce type ou plus.preheating of this type or more.
Le four de refusion construit de la manière décrite ci-dessus est muni également sur son côté supérieur d'une section d'entrée d'air déshumidifié 22 pour The reflow oven constructed as described above is also provided on its upper side with a dehumidified air inlet section 22 for
introduire de l'air déshumidifié dans le corps de four 10. Dans le mode de réali- introduce dehumidified air into the furnace body 10. In the embodiment
sation représenté, la section d'entrée d'air déshumidifié 22 comprend une section d'entrée d'un mélange air-azote formé par mélange de l'atmosphère ambiante déshumidifiée et d'azote. Cependant, il est à noter que dans la présente invention il n'est pas absolument nécessaire d'ajouter de l'azote à l'atmosphère ambiante et que l'air déshumidifié peut être constitué seulement par l'atmosphère ambiante déshumidifiée. Dans le mode de réalisation représenté, la section d'entrée de mélange air-azote 22 comprend un passage d'introduction d'atmosphère ambiante 24 relié à un dispositif d'introduction d'atmosphère ambiante tel qu'un ventilateur ou analogue et un passage d'introduction d'azote 26 relié à une source d'azote telle qu'une bouteille d'azote. Le passage d'introduction d'atmosphère ambiante 24 est garni d'un agent desséchant qui joue le rôle de dispositif de déshumidification 28. Ainsi, le passage 24 sert de passage d'introduction d'atmosphère ambiante déshumidifiée. Le passage d'introduction d'atmosphère ambiante 24 et le passage d'introduction d'azote 26 sont reliés par un mélangeur ou agitateur 30 à une série de passages d'introduction de mélange air-azote 32 qui sont agencés de manière à être ramifiés. L'agitateur 30 a pour fonction de mélanger entre eux l'atmosphère ambiante déshumidifiée et l'azote pour former le mélange air-azote. Les passages d'introduction de mélange air-azote 32 sont reliés chacun au corps de four 10 en établissant ainsi une communication avec l'intérieur du corps de four 10. Ainsi, les passages d'introduction de mélange air-azote 32 sont conçus chacun pour guider le mélange air-azote vers le corps de four 10. Les passages d'introduction de mélange air-azote 32 sont munis chacun d'un dispositif As shown, the dehumidified air inlet section 22 includes an inlet section of an air-nitrogen mixture formed by mixing the dehumidified ambient atmosphere and nitrogen. However, it should be noted that in the present invention it is not absolutely necessary to add nitrogen to the ambient atmosphere and that the dehumidified air can be constituted only by the dehumidified ambient atmosphere. In the embodiment shown, the air-nitrogen mixture inlet section 22 comprises an ambient atmosphere introduction passage 24 connected to an ambient atmosphere introduction device such as a fan or the like and a passage nitrogen introduction 26 connected to a nitrogen source such as a nitrogen bottle. The ambient atmosphere introduction passage 24 is provided with a desiccant which acts as a dehumidification device 28. Thus, the passage 24 serves as a passage for the introduction of dehumidified ambient atmosphere. The ambient atmosphere introduction passage 24 and the nitrogen introduction passage 26 are connected by a mixer or agitator 30 to a series of air-nitrogen mixture introduction passages 32 which are arranged so as to be branched . The agitator 30 has the function of mixing together the dehumidified ambient atmosphere and the nitrogen to form the air-nitrogen mixture. The air-nitrogen mixture introduction passages 32 are each connected to the oven body 10 thereby establishing communication with the interior of the oven body 10. Thus, the air-nitrogen mixture introduction passages 32 are each designed to guide the air-nitrogen mixture towards the furnace body 10. The air-nitrogen mixture introduction passages 32 are each provided with a device
chauffant 34 qui sert à chauffer le mélange air-azote à une température prédéter- heater 34 which is used to heat the air-nitrogen mixture to a predetermined temperature
minée, après quoi ce mélange est introduit dans le corps de four. Ou bien encore, un tel dispositif chauffant 34 peut être commun aux passages 32. Dans le mode de réalisation représenté, l'agent desséchant est agencé de manière à jouer le rôle de dispositif déshumidificateur 28. Cependant, le dispositif déshumidificateur 28 peut comprendre un dispositif d'introduction d'air déshumidifié qui peut être conçu pour introduire de l'air comprimé ou l'atmosphère ambiante. Dans une modification, le dispositif d'introduction d'air déshumidifié peut être conçu pour introduire de l'air ou l'atmosphère ambiante à travers un filtre. Dans une autre modification, il est mined, after which this mixture is introduced into the furnace body. Or alternatively, such a heating device 34 may be common to the passages 32. In the embodiment shown, the desiccant is arranged so as to act as a dehumidifier device 28. However, the dehumidifier device 28 can include a device dehumidified air introduction system which can be designed to introduce compressed air or the ambient atmosphere. In a modification, the dehumidified air introduction device can be designed to introduce air or the ambient atmosphere through a filter. In another modification, it is
peut être conçu pour faire circuler l'atmosphère ambiante dans des fibres creuses. can be designed to circulate the ambient atmosphere in hollow fibers.
La section d'entrée d'air déshumidifié 22 est agencée de manière à introduire l'air déshumidifié comprenant le mélange air-azote déshumidifié ou seulement l'atmosphère ambiante déshumidifiée dans une zone du corps de four 10 qui s'étend des sections de préchauffage 14 et 16 à la section de refusion 18. Dans le mode de réalisation représenté, la section d'entrée d'air déshumidifié ou la section d'entrée de mélange air-azote déshumidifié 22 est agencée de façon à introduire de manière concentrée le mélange air-azote déshumidifié dans le corps de four 10 dans des positions correspondant aux positions dans lesquelles le flux contenu dans la pâte à souder forme une couche protectrice entre le préchauffage de la pâte à souder qui adhère à la surface de la plaquette à circuit imprimé sous l'action des dispositifs chauffants 20 des sections de préchauffage 14 et 16 et la fusion de l'alliage de soudure contenu dans la pâte à souder. De préférence, l'air The dehumidified air inlet section 22 is arranged so as to introduce the dehumidified air comprising the dehumidified air-nitrogen mixture or only the dehumidified ambient atmosphere into an area of the oven body 10 which extends from the preheating sections 14 and 16 to the reflow section 18. In the embodiment shown, the dehumidified air inlet section or the dehumidified air-nitrogen mixture inlet section 22 is arranged so as to introduce the mixture in a concentrated manner air-nitrogen dehumidified in the furnace body 10 in positions corresponding to the positions in which the flux contained in the solder paste forms a protective layer between the preheating of the solder paste which adheres to the surface of the printed circuit board under the action of the heating devices 20 of the preheating sections 14 and 16 and the melting of the solder alloy contained in the solder paste. Preferably the air
déshumidifié a une humidité relative de 20 % ou moins. En outre, le mélange air- dehumidified has a relative humidity of 20% or less. In addition, the air-
azote déshumidifié a de préférence une concentration en oxygène de 10 à 100 ppm. dehumidified nitrogen preferably has an oxygen concentration of 10 to 100 ppm.
Dans le mode de réalisation représenté, la section d'entrée d'air déshumidifié 22 est disposée au-dessus de la section de refusion 18 de sorte que le mélange air-azote déshumidifié est introduit de façon concentrée dans la section de refusion compte tenu de la température à laquelle la pâte à souder est chauffée. Ou bien encore, la section d'entrée d'air déshumidifié 22 peut être agencée de façon à introduire de manière concentrée le mélange air-azote dans une zone du corps de four qui s'étend entre le dernier étage des sections de préchauffage multiples et la section de refusion 18, en fonction des conditions dans lesquelles le flux forme une couche In the embodiment shown, the dehumidified air inlet section 22 is arranged above the reflow section 18 so that the dehumidified air-nitrogen mixture is introduced in a concentrated manner into the reflow section taking into account the temperature to which the solder paste is heated. Alternatively, the dehumidified air inlet section 22 can be arranged so as to concentrate the air-nitrogen mixture in a concentrated manner in an area of the furnace body which extends between the last stage of the multiple preheating sections and the reflow section 18, depending on the conditions under which the flux forms a layer
protectrice.protective.
La section de préchauffage 14, la section de préchauffage 16 et la section de refusion 18 sont sensiblement séparées ou isolées les unes des autres par des séparations 36 et 38 si bien qu'elles sont sous forme de chambres sensiblement isolées ou indépendantes les unes des autres tout en assurant le passage du convoyeur 12 dans le corps de four 10 à travers les séparations 36 et 38. Un tel agencement des sections ou chambres 14, 16 et 18 permet non seulement de contrôler indépendamment l'atmosphère régnant dans chacune des chambres et de la maintenir à la température voulue grâce aux dispositifs chauffants 20 mais encore d'introduire le mélange air-azote déshumidifié dans chacune des chambres The preheating section 14, the preheating section 16 and the reflow section 18 are substantially separated or isolated from one another by partitions 36 and 38 so that they are in the form of chambers which are substantially isolated or independent from each other while ensuring the passage of the conveyor 12 in the oven body 10 through the partitions 36 and 38. Such an arrangement of the sections or chambers 14, 16 and 18 not only makes it possible to independently control the atmosphere prevailing in each of the chambers and keep it at the desired temperature thanks to the heating devices 20 but also to introduce the dehumidified air-nitrogen mixture into each of the chambers
par chacun des passages d'introduction de mélange air-azote ramifiés 32. through each of the branched air-nitrogen mixture introduction passages 32.
On va maintenant décrire le mode de fonctionnement du four de We will now describe the operating mode of the
refusion construit de la manière décrite ci-dessus. reflow constructed as described above.
Une plaquette à circuit imprimé sur laquelle un composant électronique a été temporairement fixé auparavant est transférée dans le corps de four 10 en étant portée sur le convoyeur 12. De ce fait, la plaquette à circuit imprimé est soumise à un traitement thermique dans la zone de soudage qui s'étend de la section de préchauffage 14 du premier étage à la section de refusion 18 en passant par la section de préchauffage 16 du second étage. Ce traitement thermique est réalisé avec un profil de température tel que celui qui est représenté sur la figure 2 du fait que les sections 14, 16 et 18 sont sous forme de chambres séparées les unes des autres par les séparations 36 et 38. La figure 2 montre le profil de température obtenu lorsqu'une soudure eutectique est utilisée comme pâte à souder. Les profils de température de la plaquette à circuit imprimé qui sont obtenus lorsque celle-ci est placée dans la section de préchauffage 14 et dans la section de préchauffage 16 sont désignés par les signes de référence A et B, A printed circuit board on which an electronic component has been temporarily fixed before is transferred into the furnace body 10 by being carried on the conveyor 12. Therefore, the printed circuit board is subjected to a heat treatment in the area of welding which extends from the preheating section 14 of the first stage to the reflow section 18 passing through the preheating section 16 of the second stage. This heat treatment is carried out with a temperature profile such as that shown in FIG. 2 because the sections 14, 16 and 18 are in the form of chambers separated from each other by the partitions 36 and 38. FIG. 2 shows the temperature profile obtained when a eutectic solder is used as solder paste. The temperature profiles of the printed circuit board which are obtained when the latter is placed in the preheating section 14 and in the preheating section 16 are designated by the reference signs A and B,
respectivement, sur la figure 2. Dans le mode de réalisation représenté, la tempé- respectively, in FIG. 2. In the embodiment shown, the temperature
rature TO du profil B dans la section de préchauffage 16 est d'environ 170 à 180 C et le temps To qui s'écoule depuis le début de A jusqu'à la fin de B est d'environ 70 à 90 s. Le profil de température de la plaquette à circuit imprimé qui est obtenu dans la section de refusion 18 est situé dans le domaine représenté par X et dans le domaine subséquent sur la figure 2. Ainsi, pendant le traitement thermique réalisé avec ce profil de température, la pâte à souder est tout d'abord préchauffée à une certaine température dans les sections de préchauffage 14 et 16 de sorte que le flux contenu dans la pâte à souder commence à précipiter ou à se séparer sur la surface de l'alliage de soudure contenu dans la pâte à souder et/ou sur la surface de chacune des plages de connexion d'un réseau de conducteurs de la plaquette à circuit imprimé. Puis, le traitement thermique auquel est soumis la plaquette à circuit imprimé pendant son transfert dans la section de refusion 18 est mis en oeuvre à une température plus élevée de sorte que l'alliage de soudure commence à fondre. Au point X (figure 2) au niveau duquel le flux se sépare ou précipite pour former une couche protectrice avant la fusion de l'alliage de soudure, le corps de four 10 est alimenté de manière concentrée en mélange air-azote déshumidifié par la section d'entrée d'air déshumidifié 22 de sorte qu'il se forme une atmosphère déshumidifiée dans le corps de four 10. Ainsi, l'atmosphère déshumidifiée résulte erasure TO of profile B in the preheating section 16 is approximately 170 to 180 C and the time To which elapses from the start of A to the end of B is approximately 70 to 90 s. The temperature profile of the printed circuit board which is obtained in the reflow section 18 is located in the area represented by X and in the subsequent area in FIG. 2. Thus, during the heat treatment carried out with this temperature profile, the solder paste is first preheated to a certain temperature in the preheating sections 14 and 16 so that the flux contained in the solder paste begins to precipitate or separate on the surface of the solder alloy contained in the solder paste and / or on the surface of each of the connection pads of a network of conductors of the printed circuit board. Then, the heat treatment to which the printed circuit board is subjected during its transfer to the reflow section 18 is carried out at a higher temperature so that the solder alloy begins to melt. At point X (FIG. 2) at which the flux separates or precipitates to form a protective layer before the fusion of the solder alloy, the furnace body 10 is supplied in a concentrated manner with air-nitrogen mixture dehumidified by the section dehumidified air inlet 22 so that a dehumidified atmosphere is formed in the furnace body 10. Thus, the dehumidified atmosphere results
de l'introduction constante dans le corps de four 10 du mélange air- azote déshu- the constant introduction into the furnace body 10 of the air-nitrogen mixture dehumidified
midifié par la section d'entrée d'air 22. Cependant, l'atmosphère déshumidifiée peut être maintenue par introduction intermittente du mélange air-azote déshumidifié midified by the air inlet section 22. However, the dehumidified atmosphere can be maintained by intermittent introduction of the dehumidified air-nitrogen mixture
dans le corps de four 10 selon des cycles prédéterminés. in the oven body 10 according to predetermined cycles.
L'atmosphère déshumidifiée ainsi formée dans le corps de four 10 empêche sensiblement la dégradation de l'activité du flux due à l'absorption d'humidité ou d'eau par le flux, de sorte que le flux peut former sur l'alliage de soudure 40 une couche protectrice 42 satisfaisante. La couche protectrice 42 peut être formée de manière à recouvrir sensiblement toute la surface de l'alliage de soudure 40 juste avant le début de la fusion de l'alliage de soudure. La formation de cette couche protectrice 42 empêche efficacement l'oxydation de l'alliage de soudure due à la fusion et permet à l'alliage de soudure fondu de durcir tout en conservant sa mouillabilité. En outre, l'azote contenu dans le mélange air-azote déshumidifié empêche la formation d'une couche d'oxyde sur l'alliage de soudure The dehumidified atmosphere thus formed in the furnace body 10 substantially prevents the degradation of the activity of the flux due to the absorption of moisture or water by the flux, so that the flux can form on the alloy of weld 40 a satisfactory protective layer 42. The protective layer 42 can be formed so as to cover substantially the entire surface of the solder alloy 40 just before the start of the melting of the solder alloy. The formation of this protective layer 42 effectively prevents oxidation of the solder alloy due to melting and allows the molten solder alloy to harden while retaining its wettability. In addition, the nitrogen contained in the dehumidified air-nitrogen mixture prevents the formation of an oxide layer on the welding alloy.
et sur les plages de connexion du réseau de conducteurs. and on the connection areas of the conductor network.
Par ailleurs, la formation de la couche protectrice 42 par le flux et la fusion et le durcissement de l'alliage de soudure 40 décrits ci-dessus empêchent efficacement la formation de billes et/ou de ponts de soudure dus à l'évaporation de l'eau et de défauts de soudure dus à la formation d'une couche d'oxyde sur l'alliage de soudure, ce qui garantit un soudage satisfaisant. Il est possible de réduire la teneur en résine (colophane), en solvant et en activateur du flux pour éviter une dégradation de l'activité du flux due à l'absorption d'humidité et la formation d'une couche d'oxyde sur l'alliage de soudure. Ceci contribue également à éliminer toute Furthermore, the formation of the protective layer 42 by the flux and the melting and hardening of the solder alloy 40 described above effectively prevent the formation of solder balls and / or bridges due to the evaporation of the solder. water and welding defects due to the formation of an oxide layer on the welding alloy, which guarantees satisfactory welding. It is possible to reduce the content of resin (rosin), solvent and flux activator to avoid degradation of the activity of the flow due to the absorption of moisture and the formation of an oxide layer on the surface. welding alloy. This also helps to eliminate any
opération de nettoyage après le soudage. cleaning operation after welding.
Comme on peut le voir d'après ce qui précède, la présente invention permet d'empêcher efficacement une détérioration de l'activité du flux d'une pâte à souder et la formation de billes de soudure dans un corps de four, même lorsque celui-ci présente une structure non fermée qui permet à l'atmosphère ambiante d'y pénétrer, et elle permet d'éviter la formation d'une couche d'oxyde sur l'alliage de soudure de la pâte à souder de manière à garantir le soudage fiable d'un composant électronique sur une plaquette à circuit imprimé. En outre, la présente invention As can be seen from the above, the present invention effectively prevents deterioration of the flux activity of a solder paste and the formation of solder balls in an oven body, even when that -it has an unclosed structure which allows the ambient atmosphere to enter it, and it avoids the formation of an oxide layer on the solder alloy of the solder paste so as to guarantee the reliable soldering of an electronic component on a printed circuit board. Furthermore, the present invention
permet d'éviter un accroissement des coûts d'appareillage. avoids an increase in fitting costs.
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