Qu’est-ce que le Micro Joining ou le micro soudage ? Ses avantages et son application

Micro & Nano Assemblage ou Micro Soudage

Le micro-assemblage ou le nano-assemblage est l’assemblage permanent ou le soudage de plusieurs pièces de forme fixe géométriquement définie. Avec le micro-jointure, la zone de jointure a une expansion dans au moins une direction spatiale qui est inférieure à 500 micromètres.

Une division peut ainsi être faite en :

Nanotechnologie : 1 nm à 0,1 µm

Microtechnique :           0,1 µm à 500 µm

Mécanique de précision : 500 µm à 2 mm

Technique macro :> 2 mm

Classification des procédés de micro-assemblage

Diverses techniques d’assemblage sont utilisées pour le micro-assemblage. Les procédés suivants sont les plus fréquemment utilisés comme procédés de soudage en microtechnique :

1. Liaison : La liaison est utilisée presque exclusivement pour mettre en contact des semi-conducteurs avec un fil ou un ruban. Le collage thermosonique est basé sur le soudage par ultrasons avec un substrat chauffé (T = 150-300 ° C) et est principalement utilisé avec des fils d’or (d = 10-75 µm). Le collage par ultrasons utilise des ultrasons pour souder des fils « épais » (d = 100-500 µm) à base d’aluminium ou de cuivre. Une application typique – la mise en contact de transistors de puissance avec des fils d’aluminium (d = 300 µm) – est illustrée à la figure 1.

Fig. 1 : Câblage épais de transistors de puissance avec fil d’aluminium

2. Soudage par résistance : Selon les conditions géométriques, le soudage par résistance comprend le soudage par points, par projection, par écartement, bout à bout et par thermocompression. Avec une ou plusieurs impulsions de courant à travers les composants de jonction, une connexion soudée avec une phase fondue et une formation de lentille ou une soudure par diffusion est réalisée. La figure 2 montre un soudage par projection d’un PT100 avec la cosse de contact.

Fig. 2 : Soudage par résistance des capteurs de température (PT100)

3. Soudage par faisceau laser : Le soudage par faisceau laser est utilisé pour le soudage par points et en continu. À l’exception de l’argent, tous les métaux et alliages soudables par fusion peuvent être soudés avec des lasers à solide (fibre, disque et lasers Nd-YAG) ou des lasers à diode. En tant que procédé de soudage universel, les sources de faisceau laser sont aujourd’hui utilisées dans tous les domaines technologiques.

4. soudage gaz inerte Tungstène / microplasma soudage : Dans le soudage gaz inerte de tungstène et de soudure micro plasma, un arc est utilisé comme source de chaleur. Dans la fabrication de tuyaux métalliques flexibles, des composants minces sont soudés pour former des tuyaux ondulés, des soufflets ou des joints de dilatation. Les pressions sont mesurées à l’aide de membranes de pression, des feuilles métalliques de 50 µm à 0,5 mm étant soudées avec des brides pour former des capteurs de pression. La mise en contact électrique des fils de cuivre à isolation émaillée avec les cosses de soudage pour la fabrication de bobines ou de relais est réalisée par soudage au gaz inerte au tungstène avec des temps de combustion à l’arc très courts, qui sont de l’ordre de 50 ms, figure 3.

Fig. 3 : Soudage au gaz inerte au tungstène des membranes de mesure de pression

Applications des procédés de micro-assemblage

  1. Technologie de soudage par résistance pour l’assemblage métal sur métal.
  2. Technologie de chauffage par impulsion (hot bar bonding) pour le soudage de composants électroniques.
  3. Technologie d’étanchéité des coutures pour souder un couvercle sur un boîtier contenant des composants électroniques.
  4. Technologie d’assemblage au laser, applicable à un large éventail d’utilisations, y compris le soudage des métaux, le soudage et le soudage des plastiques.
  5. Équipements à ultrasons pour le soudage de résine, la découpe de résine fondue, la découpe de résine, l’assemblage de métaux et la découpe d’aliments.
  6. Unité de chauffage par induction à haute fréquence pour le chauffage sans contact du métal par induction électromagnétique.

Autres applications

La micro-assemblage est utilisée dans de nombreux domaines de l’électronique et de la microélectronique pour produire des connexions ou des contacts électriquement conducteurs, comme cela se produit généralement avec les semi-conducteurs et les semi-conducteurs de puissance. Pour cela, des fils d’or, d’aluminium ou de cuivre entre 10 µm et 500 µm sont soudés. Pour la production de moteurs électriques (petits moteurs électriques), des bobines ou des relais sont principalement utilisés avec des fils de cuivre émaillés et des torons de cuivre. Dans la technologie médicale, les matériaux implantables tels que le titane soudé, l’acier résistant à la corrosion, le platine, le tantale ou l’or sont demandés comme composants pour les boîtiers, les pompes doseuses ou les instruments chirurgicaux. Les alliages soudés à haute température tels que les alliages de tungstène, de molybdène, de nickel et de cobalt sont nécessaires dans l’industrie des lampes et des tubes ainsi que dans la construction de fours. Dans la technologie des capteurs, des composants soudés sont utilisés, entre autres,pour mesurer la température, la pression, la force, le couple ou d’autres grandeurs physiques.