Mise en forme d'interconnexions THT avancées à l'aide d'un procédé de jets de soudure laser SB²

Comment surmonter les limites du brasage par contact THT

Les méthodes conventionnelles de brasage des contacts THT sont de plus en plus limitées par les produits de nouvelle génération. Des pas plus fins, des géométries plus complexes, d'excellents rapports d'aspect, des substrats thermosensibles et une demande générale pour un collage sans flux exigent des solutions différentes.

Le procédé de projection de soudure assistée par laser SB² relève ces défis et les surmonte. Le procédé consiste à projeter une gouttelette de brasure en fusion sur un contact THT. La soudure remplit la cavité entre la broche et l'intérieur de l'accès d'interconnexion vertical (VIA), formant ainsi une connexion mécanique et électrique fiable. Ce processus indépendant du pas fonctionne pour diverses géométries 2D et 3D. Il présente plusieurs avantages décisifs par rapport à la soudure à la vague, la solution industrielle conventionnelle pour souder les contacts THT. Outre l'utilisation facultative de flux, il permet de réaliser des applications à pas adapté, la taille du matériau de la bille de soudure utilisable pouvant être ramenée à 30 µm. En outre, il s'agit d'un processus plus doux en ce qui concerne l'impact thermique sur le substrat. Les dommages thermiques sur les parties sensibles du substrat peuvent être évités car l'échauffement du substrat par le contact avec la brasure en fusion est très localisé. En outre, des travaux antérieurs ont prouvé que les liaisons d'interconnexion créées de cette manière sont beaucoup plus résistantes aux effets du vieillissement thermique. En effet, l'événement thermique est plus court de 2 à 4 ordres de grandeur par rapport aux procédés conventionnels de soudage par refusion au four, au fer à souder ou à la vague.

Dans ce travail, nous avons créé des échantillons de contact THT PTH et NPTH de différentes géométries et de différents rapports d'aspect présentant diverses métallisations (Cu, NiAu ou HASL) et que nous avons ensuite traités avec la méthode SB²-Jet. Les véhicules d'essai obtenus ont fait l'objet d'analyses approfondies, notamment d'une inspection microscopique de la géométrie de l'adhérence et d'une analyse aux rayons X. En outre, l'impact sur les contacts soudés avant et après le cycle thermique a été inspecté au microscope, ainsi que l'analyse métallurgique par polissage de la section transversale.

Un modèle permettant de déterminer le niveau de remplissage à l'aide d'un système de balayage visuel a été démontré, ce qui rend obsolètes l'analyse aux rayons X ou la préparation de sections transversales, qui sont coûteuses et chronophages. Enfin, le potentiel industriel et l'importance technologique de cette nouvelle approche sont abordés, offrant une perspective sur les développements technologiques futurs.

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