Chez Indium Corporation, nous comprenons les défis liés à l'assemblage des composants électroniques de puissance : les dispositifs gagnent en complexité, tandis que les exigences en matière de performances et de fiabilité ne cessent de s'accroître. De plus, les entreprises cherchent des moyens d'améliorer leur efficacité et leur rendement. L'une des technologies permettant de relever ces défis est le soudage par refusion à l'acide formique : un procédé sans flux qui s'avère révolutionnaire dans le domaine de l'assemblage des composants électroniques de puissance.
En rendant inutile l'utilisation d'un flux traditionnel, le refusionnement à l'acide formique permet un soudage sans oxyde, avec peu ou pas de résidus, un faible taux de formation de vides et un traitement post-soudage simplifié.
Dans cet article, je vais aborder avec vous les principes fondamentaux du soudage à l’acide formique, que vous envisagiez de l’adopter ou que vous l’utilisiez déjà. Ce billet traitera de sujets tels que les domaines d’application de cette technologie (notamment dans le conditionnement des semi-conducteurs, les modules de puissance et la fabrication de LED), les avantages qu’elle offre, ainsi que les défis que les fabricants doivent prendre en compte. Nous aborderons également la manière dont Indium Corporation aide de plus en plus de fabricants à tirer pleinement parti de cette technologie, grâce à des matériaux spécialement adaptés aux procédés de refusion à l'acide formique.
Qu'est-ce que le soudage par refusion à l'acide formique ?
Le soudage traditionnel repose sur l’utilisation d’un flux pour éliminer les oxydes et favoriser un bon mouillage des surfaces à souder, afin de garantir la solidité du joint. Bien que cette méthode se soit révélée très efficace au cours des dernières décennies, l’utilisation d’un flux introduit une certaine complexité. Le flux laisse en effet des résidus qui doivent souvent être éliminés à l’aide de solvants chimiques, un processus chronophage et néfaste pour l’environnement. Les problèmes de fiabilité potentiels liés à la présence de résidus non éliminés dans les dispositifs à haute puissance constituent un défi encore plus crucial dans ces applications.
L'acide formique offre une alternative plus intelligente sans flux. Lorsqu'il est introduit dans une atmosphère de refusion — généralement à base d'azote et activée à des températures avoisinant les 180 °C —, il agit comme un puissant agent réducteur. Il réagit avec les oxydes, les décomposant finalement en sous-produits inoffensifs tels que le CO₂ et la vapeur d'eau, qui peuvent être évacués de la chambre de refusion par aspiration.
Le résultat ? Un procédé de soudure sans flux qui ne nécessite aucun nettoyage après refusion. Il permet d'obtenir des assemblages plus propres, élimine les problèmes de fiabilité liés aux résidus de flux et améliore le rendement tout en réduisant le nombre d'étapes du processus.
Principales applications du soudage à l'acide formique
Le soudage par refusion à l'acide formique n'est pas une solution universelle, mais il s'est largement imposé dans certains secteurs spécifiques et connaît aujourd'hui un essor rapide dans d'autres domaines, tels que l'assemblage de composants électroniques de puissance, où la propreté, la faible formation de vides, les performances thermiques et électriques, ainsi qu'un rendement élevé sont essentiels à la réussite.
Conditionnement des semi-conducteurs
Le soudage par refusion à l'acide formique a d'abord trouvé sa place naturelle dans la réalisation de bosses sur les plaquettes et dans les techniques d'encapsulation avancées. Ces procédés exigent des joints ultra-propres et un faible taux de vides afin de garantir la fiabilité des composants. Dans les applications à pas fin, il est plus difficile d'éliminer les résidus, qui peuvent alors entraîner des problèmes de fiabilité. En supprimant les étapes de nettoyage, les fabricants gagnent du temps et minimisent les risques liés aux résidus de flux, susceptibles de contaminer les composants électroniques sensibles.
Assemblage de composants électroniques de puissance
Les modules de puissance modernes conçus pour des applications exigeantes, tels que les onduleurs des véhicules électriques (VE), fonctionnent à une densité de puissance élevée et à des températures élevées ; les interconnexions soudées doivent donc offrir une efficacité maximale en matière de dissipation thermique. Le soudage par refusion à l’acide formique, réalisé à l’aide de préformes et de pâtes à souder spécialisées, permet d’obtenir des joints propres, robustes et présentant peu de vides, qui se distinguent par leur conductivité et leur gestion thermique. Le besoin de nettoyage est éliminé, ce qui rationalise le flux de processus tout en respectant l'environnement.
Fabrication de LED
Les modules LED haute puissance nécessitent une dissipation thermique améliorée, qui repose sur un soudage précis et sans vides. Le soudage sans flux permet non seulement d'obtenir les liaisons métalliques propres requises par les LED, mais simplifie également leur processus d'assemblage en supprimant la nécessité d'un nettoyage après soudage. Cette approche permet d'obtenir des LED plus performantes tout en réduisant la complexité de la production.
Surmonter les défis
Comme toute nouvelle technologie, le soudage à l'acide formique nécessite un certain temps d'apprentissage. Parmi les difficultés rencontrées, on peut citer :
Contrôle de la réduction des oxydes : L'efficacité de l'élimination des oxydes dépend du réglage précis de paramètres tels que la concentration en acide formique, le débit et la température de maintien du profil thermique. L'équilibre entre le temps d'activation thermique et la répartition du gaz doit être soigneusement calibré. Par exemple, une concentration excessive ou une exposition prolongée à l'acide formique peut entraîner l'apparition de « nouveaux » défauts de soudure, tels que l'évaporation de l'étain.
Compatibilité des équipements : tous les fours de refusion ne permettent pas la refusion à l'acide formique. Une adaptation est possible dans certains cas, mais dans la plupart des cas, il sera nécessaire d'investir dans des systèmes de refusion spécialement conçus à cet effet.
Choix des matériaux : certains matériaux ne réagissent pas de manière optimale dans une atmosphère d'acide formique ; il est donc important de choisir des matériaux de soudure spécialement conçus pour ce procédé, comme la gamme de produits « Formic Acid Soldering Technology » (FAST) d'Indium Corporation.
Développement de procédés : Le passage du soudage avec flux au soudage sans flux à l'acide formique n'est pas une opération « clé en main ». Une compréhension approfondie du procédé de refusion à l'acide formique et un système soigneusement conçu sont indispensables pour adopter cette technologie avec succès. Tirez parti de l'expertise d'Indium Corporation dans ce domaine pour accélérer l'adoption de cette technologie et la mise sur le marché de nouveaux produits.
Indium Corporation : Faciliter la transition
Chez Indium Corporation, nous avons su tirer parti du potentiel du soudage à l’acide formique grâce à des produits sans flux, tant éprouvés que récemment développés, notamment pour l’assemblage de composants électroniques de puissance. Nous encourageons activement l’adoption de cette technologie par le biais de notre plateforme FAST (Formic Acid Soldering Technology). Des préformes et pâtes conçues pour le refusion à l’acide formique aux agents de fixation innovants qui simplifient l’assemblage, notre gamme de produits est conçue pour répondre aux exigences de cette approche plus propre et de nouvelle génération. Dans notre prochain article, nous aborderons en détail les options de matériaux spécifiques qu’Indium Corporation a développées pour le brasage par refusion à l’acide formique, permettant ainsi aux fabricants d’aller de l’avant avec cette technologie de pointe – alors restez à l’écoute.
Pour en savoir plus sur le soudage à l'acide formique, consultez notre livre blanc consacré à ce sujet !
