FR2753921A1

FR2753921A1 - Furnace for the remelting of a solder paste for the assembly of electronic components

Info

Publication number: FR2753921A1
Application number: FR9611932A
Authority: FR
Inventors: Gabriel Fouchereau
Original assignee: Motorola Electronique Automobile SA
Current assignee: Motorola Electronique Automobile SA
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-03

Abstract

A furnace is claimed for remelting a solder paste (10) serving to solder an assembly, by acting as a flux, of at least two components. It comprises: (a) a means for heating the two or more components to a first temperature after a mixture of flux and solder has been applied; and (b) an element (40) for condensing the flux designed to collect the liquid flux where all the flux that has evaporated at the first temperature is condensed and is collected by the element for condensing the flux. The element for condensing the flux consists of some tubes (45) containing cold water in order to maintain a second temperature to condense the flux. The heating system is sited in a first zone (20) of the furnace whilst the condensing element is arranged in a second zone (30) of the furnace. The components are transferred from the first zone (20) to the second zone (30) of the furnace by a conveyor belt (50). The condensing element may be withdrawn from the furnace for cleaning.

Description

La présente invention concerne les fours de refusion de pâte à souder. The present invention relates to solder paste reflow ovens.

Les fours de refusion de pâte à souder sont couramment utilisés pour l'assemblage d'éléments électroniques, par exemple le brasage d'une puce semiconductrice à une base métallique. On applique la pâte à souder aux surfaces des éléments qui doivent être soudés, et on place celles-ci en contact mutuel, souvent avec l'aide d'un adhésif, pour assurer qu'elles conservent leur position. Solder paste reflow ovens are commonly used for assembling electronic components, for example soldering a semiconductor chip to a metal base. Solder paste is applied to the surfaces of the elements to be welded, and these are placed in mutual contact, often with the help of an adhesive, to ensure that they maintain their position.

On introduit ensuite les éléments passés à la pâte dans un four de refusion, qui comporte une zone de chauffage localisé. Lorsque les éléments entrent dans cette zone de chauffage, la pâte à souder fond sur place. Les éléments sont ensuite retirés de la zone de chauffage, et la soudure se solidifie, ce qui produit une jonction soudée entre les éléments. The elements passed into dough are then introduced into a reflow oven, which has a localized heating zone. When the elements enter this heating zone, the solder paste melts on the spot. The elements are then removed from the heating zone, and the weld solidifies, which produces a welded junction between the elements.

Un problème lié à ce type de solution est que le flux disposé à l'intérieur de la soudure s'évapore souvent dans la zone de chauffage pour se condenser ensuite à l'intérieur de zones plus froides du four, en s'accumulant sous la forme d'un dépôt de liquide condensé sur les parois internes du four. Ceci nécessite un nettoyage régulier des parois du four, et demande de ce fait un démontage du four. One problem with this type of solution is that the flux inside the weld often evaporates in the heating zone and then condenses inside cooler areas of the oven, accumulating under the form of a deposit of condensed liquid on the internal walls of the oven. This requires regular cleaning of the oven walls, and therefore requires disassembly of the oven.

On sait en outre que le dépôt de flux liquide peut tomber des parois internes du four, de sorte qu'il gâche le processus de production en adhérant aux éléments ou à d'autres pièces disposées à l'intérieur du four, comme la bande transporteuse. It is also known that the deposit of liquid flux can fall from the internal walls of the furnace, so that it spoils the production process by adhering to the elements or other parts arranged inside the furnace, such as the conveyor belt. .

L'invention vise à produire un procédé et un appareil de refusion de pâte à souder, permettant de réduire les inconvénients cités ci-dessus. The invention aims to produce a method and an apparatus for remelting solder paste, making it possible to reduce the drawbacks mentioned above.

Selon l'invention, il est proposé un four de refusion de pâte à souder permettant le soudage, avec flux, d'au moins deux composants, le four comprenant: un moyen servant à chauffer les deux, ou plus de deux, composants jusqu'à une première température après qu'un mélange flux-soudure a été appliqué; et un élément condenseur de flux disposé de façon à recueillir le flux liquide, où tout flux qui s'est évaporé à la première température est condensé et recueilli par l'élément condenseur de flux. According to the invention, there is provided a solder paste reflow oven allowing the welding, with flux, of at least two components, the oven comprising: a means serving to heat the two, or more than two, components up to at a first temperature after a flux-solder mixture has been applied; and a flow condensing element arranged to collect the liquid flow, where any flow which has evaporated at the first temperature is condensed and collected by the flow condensing element.

De préférence, l'élément condenseur de flux comprend des tubes disposés de façon à recevoir de l'eau refroidie et, ainsi, maintenir une deuxième température plus basse que la première température. Le chauffage a lieu de préférence dans une première zone du four, et le condenseur de flux est disposé à l'intérieur d'une deuxième zone du four. Preferably, the flow condensing element comprises tubes arranged so as to receive cooled water and, thus, maintain a second temperature lower than the first temperature. The heating preferably takes place in a first zone of the furnace, and the flow condenser is arranged inside a second zone of the furnace.

De préférence, les éléments sont transférés de la première zone du four à la deuxième zone du four par l'intermédiaire d'une bande transporteuse. Preferably, the elements are transferred from the first zone of the furnace to the second zone of the furnace by means of a conveyor belt.

L'élément condenseur de flux est de préférence capable d'être retiré du four.The flow condenser element is preferably capable of being removed from the oven.

De cette manière, on produit un four qui empêche sensiblement que des dépôts non voulus de flux n'adhèrent aux parois du four ou ne tombent sur les éléments en train d'être soudés. In this way, an oven is produced which substantially prevents unwanted flux deposits from adhering to the walls of the oven or falling onto the elements being welded.

La description suivante d'un mode de réalisation, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages ; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels:
la figure 1 est une vue latérale d'un four de refusion de pâte à souder selon l'invention ; et
la figure 2 est une vue en bout du four de refusion de pâte à souder présenté sur la figure 1.The following description of an embodiment, designed to illustrate the invention, aims to give a better understanding of its characteristics and advantages; it is based on the appended drawings, among which:
Figure 1 is a side view of a solder paste reflow oven according to the invention; and
FIG. 2 is an end view of the solder paste reflow oven presented in FIG. 1.

On se reporte à la figure 1, qui montre un four de refusion de pâte à souder 10 comprenant une chambre de chauffage 20, une chambre de refroidissement 30, un élément condenseur de flux 40 et une bande transporteuse 50. Referring to FIG. 1, which shows a solder paste reflow oven 10 comprising a heating chamber 20, a cooling chamber 30, a flux condenser element 40 and a conveyor belt 50.

La chambre de chauffage 20 comporte un appareil (non représenté) qui sert à chauffer la chambre (ou une partie de celle-ci) jusqu'à une température élevée convenant pour la fusion de la pâte à souder. The heating chamber 20 includes an apparatus (not shown) which is used to heat the chamber (or part thereof) to an elevated temperature suitable for melting the solder paste.

La chambre de refroidissement 30 incorpore le condenseur de flux 40, lequel est relié de manière amovible au plafond de la chambre de refroidissement. The cooling chamber 30 incorporates the flow condenser 40, which is detachably connected to the ceiling of the cooling chamber.

Comme on peut le voir également sur la figure 2, le condenseur de flux 40 comprend un certain nombre de tubes 45, raccordés à une entrée de fluide 46. De l'eau additionnée de glycol, à une température d'environ 5iC, est envoyée dans l'entrée de fluide 46 et est amenée à circuler dans les tubes 46. De cette manière, le condenseur de flux 40 est maintenu à une température d'environ 5*C. Pour aider encore au refroidissement, la chambre de refroidissement est dotée d'un tube de refroidissement 35, dans lequel de l'eau glycolée refroidie 37 passe.As can also be seen in Figure 2, the flow condenser 40 comprises a number of tubes 45, connected to a fluid inlet 46. Water with glycol added, at a temperature of about 5iC, is sent in the fluid inlet 46 and is caused to circulate in the tubes 46. In this way, the flow condenser 40 is maintained at a temperature of approximately 5 ° C. To further aid in cooling, the cooling chamber is provided with a cooling tube 35, through which cooled glycol water 37 passes.

En fonctionnement, un certain nombre de composants peuvent se trouver dans l'obligation d'être soudés à un substrat. On applique de la pâte à souder, qui consiste en un mélange de flux et de soudure, aux composants et au substrat, au niveau des surfaces qui doivent être soudées ensemble. On place ensuite ces surfaces en contact mutuel, souvent avec une forme d'adhésif temporaire servant à assurer un alignement correct, et on charge le tout sur la bande transporteuse 50. In operation, a certain number of components may have to be soldered to a substrate. Solder paste, which is a mixture of flux and solder, is applied to the components and the substrate at the surfaces to be welded together. These surfaces are then placed in mutual contact, often with a form of temporary adhesive used to ensure correct alignment, and the whole is loaded onto the conveyor belt 50.

Le substrat, auquel des composants sont attachés, est ensuite envoyé, par la bande transporteuse 50, jusque dans la chambre de chauffage 20, où il est chauffé jusqu'à une température suffisante pour faire fondre la pâte à souder. Ainsi, les composants se soudent au substrat sur place. Une partie du flux contenu dans la pâte à souder s'évapore lorsqu'on chauffe le substrat. Celle-ci reste à l'état gazeux dans la région de la chambre de chauffage 20. The substrate, to which components are attached, is then sent, by the conveyor belt 50, to the heating chamber 20, where it is heated to a temperature sufficient to melt the solder paste. Thus, the components are welded to the substrate on site. Part of the flux contained in the solder paste evaporates when the substrate is heated. This remains in the gaseous state in the region of the heating chamber 20.

Après un temps suffisant pour que la soudure ait complètement fondue, la bande transporteuse 50 fait sortir le substrat du four, via la chambre de refroidissement 30. Tout flux qui s'est évaporé à la première température se condense et est recueilli au niveau de l'élément condenseur de flux 40. De cette manière, le flux condensé n'adhère pas aux parois de la chambre de refroidissement 30, ni ne tombe sur la bande transporteuse 50 en risquant d'endommager les substrats ou la bande transporteuse 50. On évite les importants efforts d'un nettoyage du four, ce qui diminue le temps d'indisponibilité du four. Puisque l'élément condenseur de flux 40 est amovible, il est possible de retirer le flux de l'élément 40 pendant que celuici est à l'extérieur du four. Si l'on utilise deux éléments 40, on peut monter fonctionnellement l'un d'eux dans la chambre de refroidissement pendant qu'on est en train de nettoyer l'autre, ce qui permet de réduire le temps d'indisponibilité du four. After sufficient time for the solder to have completely melted, the conveyor belt 50 takes the substrate out of the oven, via the cooling chamber 30. Any flux which has evaporated at the first temperature condenses and is collected at the level of the flow condenser element 40. In this way, the condensed flow does not adhere to the walls of the cooling chamber 30, nor does it fall on the conveyor belt 50 with the risk of damaging the substrates or the conveyor belt 50. the significant efforts of cleaning the oven, which reduces the downtime of the oven. Since the flow condenser element 40 is removable, it is possible to withdraw the flow from the element 40 while it is outside the oven. If two elements 40 are used, one can functionally mount one of them in the cooling chamber while one is cleaning the other, which makes it possible to reduce the downtime of the oven.

On aura compris que d'autres modes de réalisation que celui ci-dessus décrit sont possibles. Par exemple, la chambre de chauffage 20 pourrait comprendre des lampes de chauffage qui assurent un échauffement localisé. Dans ce cas, le condenseur de flux 40 pourrait être placé au-dessus des lampes de chauffage, et une chambre de refroidissement distincte 30 ne serait pas nécessaire. It will be understood that other embodiments than the one described above are possible. For example, the heating chamber 20 could include heating lamps which provide localized heating. In this case, the flow condenser 40 could be placed above the heating lamps, and a separate cooling chamber 30 would not be necessary.

Bien entendu, I'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. Of course, those skilled in the art will be able to imagine, from the device whose description has just been given by way of illustration only and in no way limitative, various variants and modifications not departing from the scope of the invention .

Claims

1. Solder paste reflow oven (10) used to weld together, using flux, at least two components, characterized in that it comprises:

means for heating the two or more of two components to a first temperature after a flux-solder mixture has been applied; and

a flow condenser element (40) intended to collect liquid flow,

where any flux that has evaporated at the first temperature condenses and is collected by the flux condenser.

2. Oven according to claim 1, characterized in that the flow condenser element comprises tubes (45) intended to receive cooled water in order to maintain a second temperature.

3. Oven according to claim 1 or 2, characterized in that the heating takes place in a first zone (20) of the oven, and the flux-condensing element is arranged inside a second zone (30) from the oven.

4. Oven according to claim 3, characterized in that the components are transferred from the first zone of the oven to the second zone of the oven by means of a conveyor belt (50).

5. Oven according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the flow condenser element can be removed from the oven.