"Technologie est en constante évolution. Le secteur industriel suit le développement et l'entreprise se concentre sur les applications les plus demandées sur le marché et modifie son orientation de production en fonction des besoins des consommateurs. AMX a inventé un nouveau type d'outil de frittage Micro-Punch pour sa presse de frittage, capable de presser indépendamment chaque composant sur le substrat, puce, puce avec une pression spécifique (thermistance, IGBT, mosfet).
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La technologie est en constante évolution. Le secteur industriel suit le développement et l'entreprise se concentre sur les applications les plus demandées sur le marché et modifie l'orientation de sa production en fonction des besoins des consommateurs. AMX a inventé un nouveau type d'outil de frittage Micro-Punch pour sa presse de frittage, qui peut presser indépendamment chaque composant sur le substrat, puce, puce avec une pression spécifique (thermistance, IGBT, MOSFET). Selon AMX, l'outil Micro-Punch assure une pression uniforme et élimine les problèmes importants suivants : rupture du moule, inclinaison, délaminage et vides. L'outil Micro-Punch n'a aucune restriction sur le nombre ou l'emplacement des puces ; il peut s'adapter à n'importe quelle taille ou configuration de DBC, et peut presser indépendamment les moules les plus fins et les plus petits, même s'ils sont très proches les uns des autres.
Frittage sous pression
Le frittage sous pression d'argent (Ag)/cuivre (Cu) (voir Figure 1) est un processus de traitement thermique appliqué aux matériaux en poudre (c'est-à-dire des nanoparticules) pour fournir une résistance, une intégrité et une conductivité plus élevées. Selon AMX, le frittage est actuellement considéré comme la technologie la plus fiable pour connecter des composants électroniques de puissance. La pâte frittée d'argent est actuellement le matériau le plus utilisé. Le point de fusion est d'environ 960˚C, et la conductivité thermique de la pâte frittée d'argent est comprise entre 130 et 250 W/(m·K). La pâte de frittage d'argent a une adhérence élevée à la résine époxy, peut maintenir les composants dans une position fixe pour une excellente gestion et peut généralement augmenter le rendement global du processus. La prochaine génération nécessite un frittage du cuivre, notamment pour réaliser des économies de coûts significatives. Par rapport à d'autres méthodes de collage,
• Il a la meilleure conductivité thermique (》150 W/(m⋅K)).
• Il a la meilleure conductivité.
• Il fournit les meilleurs résultats aux tests de durabilité, même 100 fois meilleurs que les interconnexions soudées.
• Il montre une température de refusion plus élevée (>400˚C).
Selon AMX, sa technologie brevetée de frittage sous pression permet :
• Frittage de silicium et de carbure de silicium sur DBC/AMC et autres substrats électrolytiques ou cuivre nu
• Cadre/discret
• Moules encastrés, clips, joints, etc.
• Interaction de différents matériaux, surfaces et processus
Les nouvelles applications incluent l'interconnexion à plusieurs niveaux, les modules intégrés, les connexions de composants, la distribution d'énergie, la conversion et le stockage UPS, les stations de charge, les onduleurs, les servomoteurs, les radars et les capteurs.
Figure 1 : Schéma de principe du frittage sous pression
Une nouvelle méthode : le Micro-Punch
Au cours du processus de recherche, la société a obtenu un brevet d'innovation, qui a obtenu les meilleurs résultats du processus de frittage, comme le montre la figure 2. Il s'agit du système Micro-Punch, qui est complètement différent du système traditionnel et présente une amélioration significative par rapport à le système précédent. Le premier système consiste en une seule presse, qui applique la même force à tous les composants. Toute différence d'épaisseur des divers composants posera inévitablement des problèmes. En d'autres termes, si la couche de pâte est légèrement plus épaisse à un certain point, toute la force de la presse est appliquée avec précision à ce point, augmentant ainsi la pression de manière disproportionnée et augmentant le risque de fissuration du matériau.
L'entreprise a introduit une innovation majeure avec le système Micro-Punch : elle utilise désormais une presse dédiée pour appliquer une pression indépendamment à chaque point. En conséquence, le problème précédent a été éliminé. Alessio Greci, directeur des ventes d'AMX, a déclaré : « Les brevets AMX ont révolutionné ce domaine de production. La concurrence a développé des solutions intermédiaires et alternatives, regroupant généralement plusieurs presses en sous-groupes, mais le système MicroPunch s'est bien comporté en termes de répétabilité. Surtout dans les applications d'emballage avancées, bien que le coût de possession et le temps de traitement soient les mêmes.
Figure 2 : Une des méthodes brevetées d'AMX (à droite) et la méthode classique (à gauche)
Figure 3 : Evolution de la technologie de frittage AG
Personnalisation maximale
Selon AMX, le système Micro-Punch peut être personnalisé pour répondre aux besoins des clients. En fait, beaucoup d'entre eux se soucient davantage de la précision et de la fiabilité de la solution que de son coût. L'élimination des dommages matériels est la première exigence. Cette exigence est plus évidente lorsque divers types de composants électroniques (tels qu'une combinaison de diodes, mosfet et thermistances) sont impliqués dans le processus. En utilisant Micro-Punch, chaque pied-de-biche est dédié à un point (voir Figure 4), et l'ensemble du système peut appuyer indépendamment sur la thermistance et l'IGBT.
De plus, selon AMX, Micro-Punch peut appliquer des pressions différentes et indépendantes à divers composants électroniques. De cette façon, si le client pense que le composant est plus fragile et ne répond pas bien à une pression élevée, il peut réduire légèrement la pression. Ainsi, au stade de la conception et selon les spécifications du client, il est possible de choisir entre différentes pressions et composants appliqués. Par conséquent, la machine de production finale est personnalisée pour répondre aux besoins de l'utilisateur final. Par exemple, vous pouvez définir le rapport de pression entre différents pistons et spécifier un paramètre qui indique que la pression d'un piston doit être le double de celle de l'autre piston.
« De toute évidence, ces paramètres initialement sélectionnés peuvent être modifiés par le client chaque fois que la boucle change, [ils] peuvent modifier la relation entre les pressions appliquées de temps en temps », a déclaré Gracie. Il a poursuivi : « Le système Micro-Punch peut gérer des éléments très proches les uns des autres, car en théorie, ces composants peuvent avoir un GAP nul et peuvent se déplacer librement tout en se contactant. Le frittage est actuellement utilisé dans Semi-conducteurs applications, telles que SiC.
Figure 4 : Un seul coup de poing permet d'appliquer une pression individuellement.
Frittage dans l'industrie automobile
Au cours des dernières années, tout dans la voiture a été soudé ensemble. AMX met également en œuvre des procédés de frittage sous pression dans le secteur automobile, notamment pour les modules de très haute puissance. Aujourd'hui, le marché nécessite une plus grande miniaturisation et une puissance élevée, et la plupart des activités de l'entreprise se concentreront sur de telles applications. Il existe également des implémentations de transports en commun avec des trains, mais ils n'ont évidemment pas de problèmes d'espace. En effet, la miniaturisation concerne principalement le domaine automobile. D'autres applications des modules d'alimentation impliquent également des centres de données, des alimentations sans interruption et de gros transformateurs de puissance.
Frittage sous pression : un ensemble de paramètres importants
La différence entre les différentes procédures de frittage n'est pas tant déterminée par le type de pièces à fritter que par la sélection et l'utilisation de la suspension. Les clients peuvent choisir la pâte et le flux de travail à suivre. Evidemment, certains paramètres initiaux sont choisis a priori, plus ou moins standards. Le processus de frittage nécessite une température d'environ 250 °C, une pression de 15 à 25 MPa et une durée d'environ trois minutes. C'est le point de départ pour décrire l'ensemble du processus.
Sur la base des résultats initiaux, certains paramètres peuvent être ajustés pour obtenir les meilleurs résultats. Habituellement, les clients vérifient l'influence de la force ou de la chaleur, observent la réaction des composants à divers types de fatigue et analysent les pièces individuelles au microscope. Habituellement, ces paramètres sont définis par le fabricant de la pâte à souder et affinés un par un pendant le test. Enfin, le frittage sous pression est un procédé qui permet un scellage à haute température, avec une grande fiabilité et une répétabilité parfaite, et est actuellement considéré comme la meilleure solution. D'autres paramètres doivent être évalués, tels que la température et le coefficient de dilatation thermique.
Système de rétroaction double
AMX propose une option de « double retour ». Il s'agit d'une fonction permettant d'éviter les erreurs lors de l'application de la pression sur les composants. Contrôler la pression exercée sur deux aspects :
• Sur la presse
• À un point précis où la force est appliquée
Un double contrôle à l'aide d'une force capteur évalue si la force appliquée à la presse est cohérente avec la force reçue par le composant. Après avoir compris toute la zone de frittage, vous pouvez calculer la pression appliquée par le haut et la force théorique contraignant la force de réaction, et la comparer avec la sortie du capteur (voir Figure 5). En effet, l'opérateur peut retirer le pied presseur pour le nettoyer, puis oublier de le remettre en place. Dans ce cas, la pression programmée sera différente de la pression réelle appliquée au composant, entraînant un déséquilibre de force important. En d'autres termes, lorsque le pied presseur n'applique pas la force attendue, le système détectera et notifiera l'opérateur. Plusieurs capteurs sont également utilisés pour la concentration en oxygène et la température, bien qu'apparemment redondants, ils sont utilisés pour des raisons de sécurité (par exemple, le capteur peut mal fonctionner). Toutes ces informations sont collectées pour obtenir un aperçu complet de l'ensemble du processus.
Figure 5 : En frittage sous pression, chaque presse est contrôlée et totalement indépendante des autres presses.
La technologie est en constante évolution. Le secteur industriel suit le développement et l'entreprise se concentre sur les applications les plus demandées sur le marché et modifie l'orientation de sa production en fonction des besoins des consommateurs. AMX a inventé un nouveau type d'outil de frittage Micro-Punch pour sa presse de frittage, qui peut presser indépendamment chaque composant sur le substrat, la puce, la puce avec une pression spécifique (thermistance, IGBT, MOSFET). Selon AMX, l'outil Micro-Punch assure une pression uniforme et élimine les problèmes de grande valeur suivants : rupture de moule, inclinaison, délaminage et vides. L'outil Micro-Punch n'a aucune restriction sur le nombre ou le placement des puces ; il peut s'adapter à n'importe quelle taille ou configuration DBC, et peut presser indépendamment les moules les plus fins et les plus petits, même s'ils sont très proches les uns des autres.
Frittage sous pression
Le frittage sous pression d'argent (Ag)/cuivre (Cu) (voir Figure 1) est un processus de traitement thermique appliqué aux matériaux en poudre (c'est-à-dire des nanoparticules) pour fournir une résistance, une intégrité et une conductivité plus élevées. Selon AMX, le frittage est actuellement considéré comme la technologie la plus fiable pour connecter des composants électroniques de puissance. La pâte de frittage d'argent est actuellement le matériau le plus utilisé. Le point de fusion est d'environ 960˚C, et la conductivité thermique de la pâte frittée d'argent est comprise entre 130 et 250 W/(m·K). La pâte de frittage d'argent a une adhérence élevée à la résine époxy, peut maintenir les composants dans une position fixe pour une excellente gestion et peut généralement augmenter le rendement total du processus. La prochaine génération nécessite un frittage du cuivre, notamment pour réaliser des économies de coûts significatives. Par rapport à d'autres méthodes de collage,
• Il a la meilleure conductivité thermique (》150 W/(m⋅K)).
• Il a la meilleure conductivité.
• Il fournit les meilleurs résultats aux tests de durabilité, même 100 fois meilleurs que les interconnexions soudées.
• Il montre une température de refusion plus élevée (>400˚C).
Selon AMX, sa technologie brevetée de frittage sous pression permet :
• Frittage de silicium et de carbure de silicium sur DBC/AMC et autres substrats électrolytiques ou cuivre nu
• Cadre/discret
• Moules encastrés, clips, joints, etc.
• Interaction de différents matériaux, surfaces et processus
Les nouvelles applications incluent l'interconnexion à plusieurs niveaux, les modules intégrés, les connexions de composants, la distribution d'énergie, la conversion et le stockage UPS, les stations de charge, les onduleurs, les servomoteurs, les radars et les capteurs.
Figure 1 : Schéma de principe du frittage sous pression
Une nouvelle méthode : le Micro-Punch
Au cours du processus de recherche, la société a obtenu un brevet d'innovation, qui a obtenu les meilleurs résultats du processus de frittage, comme le montre la figure 2. Il s'agit du système Micro-Punch, qui est complètement différent du système traditionnel et présente une amélioration significative par rapport à le système précédent. Le premier système consiste en une seule presse, qui applique la même force à tous les composants. Toute différence d'épaisseur des divers composants posera inévitablement des problèmes. En d'autres termes, si la couche de pâte est légèrement plus épaisse à un certain point, toute la force de la presse est appliquée avec précision à ce point, augmentant ainsi la pression de manière disproportionnée et augmentant le risque de fissuration du matériau.
L'entreprise a introduit une innovation majeure avec le système Micro-Punch : elle utilise désormais une presse dédiée pour appliquer une pression indépendamment à chaque point. En conséquence, le problème précédent a été éliminé. Alessio Greci, directeur des ventes d'AMX, a déclaré : « Les brevets AMX ont révolutionné ce domaine de production. La concurrence a développé des solutions intermédiaires et alternatives, regroupant généralement plusieurs presses en sous-groupes, mais le système MicroPunch s'est bien comporté en termes de répétabilité. Surtout dans les applications d'emballage avancées, bien que le coût de possession et le temps de traitement soient les mêmes.
Figure 2 : Une des méthodes brevetées d'AMX (à droite) et la méthode classique (à gauche)
Figure 3 : Evolution de la technologie de frittage AG
Personnalisation maximale
Selon AMX, le système Micro-Punch peut être personnalisé pour répondre aux besoins des clients. En fait, beaucoup d'entre eux se soucient plus de la précision et de la fiabilité de la solution que de son coût. L'élimination des dommages matériels est la première exigence. Cette exigence est plus évidente lorsque divers types de composants électroniques (tels qu'une combinaison de diodes, de MOSFET et de thermistances) sont impliqués dans le processus. En utilisant Micro-Punch, chaque pied-de-biche est dédié à un point (voir Figure 4), et l'ensemble du système peut appuyer indépendamment sur la thermistance et l'IGBT.
De plus, selon AMX, Micro-Punch peut appliquer des pressions différentes et indépendantes à divers composants électroniques. De cette façon, si le client pense que le composant est plus fragile et ne répond pas bien à une pression élevée, il peut réduire légèrement la pression. Ainsi, au stade de la conception et selon les spécifications du client, il est possible de choisir entre différentes pressions et composants appliqués. Par conséquent, la machine de production finale est personnalisée pour répondre aux besoins de l'utilisateur final. Par exemple, vous pouvez définir le rapport de pression entre différents pistons et spécifier un paramètre qui indique que la pression d'un piston doit être le double de celle de l'autre piston.
« De toute évidence, ces paramètres initialement sélectionnés peuvent être modifiés par le client chaque fois que la boucle change, [ils] peuvent modifier la relation entre les pressions appliquées de temps en temps », a déclaré Gracie. Il a poursuivi : « Le système Micro-Punch peut gérer des éléments très proches les uns des autres, car en théorie, ces composants peuvent avoir un GAP nul et peuvent se déplacer librement tout en se contactant. Le frittage est actuellement utilisé dans semi-conducteur applications, telles que SiC.
Figure 4 : Un seul coup de poing permet d'appliquer une pression individuellement.
Frittage dans l'industrie automobile
Au cours des dernières années, tout dans la voiture a été soudé ensemble. AMX met également en œuvre des procédés de frittage sous pression dans le secteur automobile, notamment pour les modules de très haute puissance. Aujourd'hui, le marché nécessite une plus grande miniaturisation et une puissance élevée, et la plupart des activités de l'entreprise se concentreront sur de telles applications. Il existe également des implémentations de transports en commun avec des trains, mais ils n'ont évidemment pas de problèmes d'espace. En effet, la miniaturisation concerne principalement le domaine automobile. D'autres applications des modules d'alimentation impliquent également des centres de données, des alimentations sans interruption et de gros transformateurs de puissance.
Frittage sous pression : un ensemble de paramètres importants
La différence entre les différentes procédures de frittage n'est pas tant déterminée par le type de pièces à fritter que par la sélection et l'utilisation de la suspension. Les clients peuvent choisir la pâte et le flux de travail à suivre. Evidemment, certains paramètres initiaux sont choisis a priori, plus ou moins standards. Le processus de frittage nécessite une température d'environ 250 °C, une pression de 15 à 25 MPa et une durée d'environ trois minutes. C'est le point de départ pour décrire l'ensemble du processus.
Sur la base des résultats initiaux, certains paramètres peuvent être ajustés pour obtenir les meilleurs résultats. Habituellement, les clients vérifient l'influence de la force ou de la chaleur, observent la réaction des composants à divers types de fatigue et analysent les pièces individuelles au microscope. Habituellement, ces paramètres sont définis par le fabricant de la pâte à souder et affinés un par un pendant le test. Enfin, le frittage sous pression est un procédé qui permet un scellage à haute température, avec une grande fiabilité et une répétabilité parfaite, et est actuellement considéré comme la meilleure solution. D'autres paramètres doivent être évalués, tels que la température et le coefficient de dilatation thermique.
Système de rétroaction double
AMX propose une option de « double retour ». Il s'agit d'une fonction permettant d'éviter les erreurs lors de l'application de la pression sur les composants. Contrôler la pression exercée sur deux aspects :
• Sur la presse
• À un point précis où la force est appliquée
Un double contrôle à l'aide d'un capteur de force évalue si la force appliquée à la presse est cohérente avec la force reçue par le composant. Après avoir compris toute la zone de frittage, vous pouvez calculer la pression appliquée par le haut et la force théorique contraignant la force de réaction, et la comparer avec la sortie du capteur (voir Figure 5). En effet, l'opérateur peut retirer le pied presseur pour le nettoyer, puis oublier de le remettre en place. Dans ce cas, la pression programmée sera différente de la pression réelle appliquée au composant, entraînant un déséquilibre de force important. En d'autres termes, lorsque le pied presseur n'applique pas la force attendue, le système détectera et notifiera l'opérateur. Plusieurs capteurs sont également utilisés pour la concentration en oxygène et la température, bien qu'apparemment redondants, ils sont utilisés pour des raisons de sécurité (par exemple, le capteur peut mal fonctionner). Toutes ces informations sont collectées pour obtenir un aperçu complet de l'ensemble du processus.
Figure 5 : En frittage sous pression, chaque presse est contrôlée et totalement indépendante des autres presses.