L'art de contrôler la rétraction lors du frittage des céramiques : Innovations dans les technologies à retrait nul

Le frittage des céramiques consiste à éliminer l'air des pâtes vertes à des températures élevées, un processus qui s'accompagne inévitablement d'une contraction volumétrique importante et de changements dimensionnels substantiels. Ce retrait entraîne souvent un gauchissement, l'un des défauts les plus persistants dans la fabrication de la céramique depuis l'Antiquité. Si les bols domestiques légèrement elliptiques peuvent passer inaperçus, l'essor des céramiques avancées a amplifié les préoccupations relatives au contrôle de la déformation. Par exemple, les substrats en céramique cuite à basse température (LTCC) utilisés dans les composants électroniques subissent généralement des rétrécissements planaires de 12-16% avec une non-uniformité de ±0,3-0,4% pendant le cofrittage, ce qui compromet l'alignement précis des trous d'interconnexion et des traces conductrices.

Révolutionner la gestion des déformations

Des solutions innovantes visent désormais à éliminer le retrait lui-même plutôt qu'à en atténuer simplement les effets. Les technologies de frittage sans retrait représentent des approches révolutionnaires dans lesquelles les matériaux évitent totalement la contraction ou la réduisent à des niveaux négligeables. Ces méthodes se répartissent en deux catégories basées sur le contrôle directionnel :

Rétrécissement nul en deux dimensions (2D)

Conçue principalement pour les composants en forme de feuille tels que les cartes LTCC, cette technique permet de réduire l'épaisseur uniaxiale tout en supprimant le rétrécissement dans le plan grâce à trois mécanismes :

1. Frittage assisté par pression : Des plateaux en silicium carbonisé serrent les rubans LTCC empilés pendant le pressage thermique, limitant mécaniquement le mouvement horizontal par des forces de poinçonnage opposées.
2. Méthode assistée sans pression (brevet DuPont) : Couches alternées de rubans verts LTCC en sandwich avec de l'alumine non rétractable ; la friction entre les interfaces contrecarre la contraction planaire sans pression externe. L'enlèvement après frittage augmente le coût mais garantit la précision.
3. Frittage autocontraint : Une solution structurelle élégante utilisant des conceptions à trois couches :

Système de couches intermédiaires poreuses : Le noyau poreux précuit soutient les couches composites verre/céramique extérieures pendant la densification. Le verre fondu pénètre dans les pores pour créer des panneaux denses et plats.

Modèle de friction statique : Une couche intermédiaire dense est d'abord cuite pour ancrer les couches supérieures et inférieures ; le frittage ultérieur tire parti de la friction interfaciale pour une stabilisation mutuelle. Les deux variantes permettent d'obtenir des substrats LTCC dimensionnellement stables sans équipement spécialisé.

Trois dimensions (3D) Zéro rétrécissement

La véritable stabilité volumétrique exige de compenser la porosité échappée par une expansion technique. Les stratégies relatives aux matériaux comprennent :

- Frittage réactif de nids d'abeilles en cordiérite à l'aide de précurseurs plus denses (alumine + magnésie + silice fondue), dont la cristallisation induit une croissance expansive contrebalançant l'élimination des vides.

- Réactions additives dans les systèmes Al₂O₃ ou Si₃N₄ - introduction de poudres Al/Si qui forment des phases d'oxydation/nitruration avec des espèces gazeuses, créant des effets de gonflement contrôlés.

- Les carreaux conventionnels utilisent des minéraux thermiquement expansifs comme la pyrophyllite et le diopside pendant la cuisson de la glaçure pour compenser le rétrécissement dû à la densification.

 Viabilité industrielle et critères de performance de l'art de contrôler le retrait dans le frittage des céramiques

La mise en œuvre actuelle montre des gradients de maturité technologique évidents :

| Les produits de l'industrie de l'emballage et de l'étiquetage sont des éléments essentiels de la chaîne d'approvisionnement de l'entreprise.

|———————|———————|———————–|————————|——————————–|

| La production de masse peut être assurée par le biais de la technologie 2D zéro rétrécissement, entièrement commercialisée, <0,1% (jusqu'à 0,01%) <0,008%

| La stabilité a besoin d'être validée plus avant.

Alors que les céramiques de pointe exigent des tolérances de plus en plus serrées - de l'emballage microélectronique aux composants aérospatiaux - la maîtrise de l'ingénierie du retrait continue d'évoluer. Alors que les solutions bidimensionnelles ont atteint la maturité de fabrication, le retrait zéro tridimensionnel reste une frontière de recherche active qui promet une précision géométrique sans précédent sur tous les axes.

Équipement de fabrication SMT :

1. Machines de placement :

    Machines Pick and Place

Chip Shooters

Machines de placement à grande vitesse

Machines de placement d'ultra-précision

2. Matériel de soudure :

Fours de refusion

Machines à souder à la vague

Machines à souder sélectives

Imprimantes de pâte à braser

3. Matériel d'inspection et d'essai :

Machines d'inspection optique automatisée (AOI)

Systèmes d'inspection par rayons X (XRAY)

Systèmes 3D SPI (Inspection de la pâte à braser)

Systèmes automatisés d'essais électriques (ATE)

Testeurs à sonde volante

Testeurs en circuit (ICT)

4. Matériel de nettoyage:

Nettoyeurs à ultrasons

Systèmes de nettoyage aqueux

Systèmes de nettoyage par solvants

5. Équipement de soutien :

Générateurs d'azote pour le contrôle de l'oxydation

Systèmes de convoyage

Systèmes d'alimentation (pour les composants)

Chargeurs/déchargeurs de circuits imprimés

 Compteurs de composants

6. Programmation et outils logiciels :

Logiciel de programmation des machines de placement

Logiciels de CAO/FAO pour la conception et la fabrication

Logiciel de collecte et d'analyse des données

Équipement de trempage :

1. Machines à souder à la vague:

Machines à souder à simple vague

Machines à souder à double vague

Machines de soudure à la vague sans plomb

2. Machines à souder sélectives :

Systèmes robotisés de brasage sélectif

Unités de brasage sélectif de table

3. Équipement manuel et semi-automatique :

Stations de soudure manuelle par immersion

Machines de brasage à la vague semi-automatiques

Équipement de brasage à plaque chauffante

4. Équipement d'application de flux :

Distributeurs de flux

Applicateurs de mousse de flux

Systèmes de pulvérisation de flux

5. Matériel de manutention des panneaux :

Pinces pour bords de circuits imprimés

Systèmes d'indexation des cartes

Bandes transporteuses pour le transport de panneaux

6. Équipement de nettoyage et de post-traitement :

Systèmes de nettoyage par ultrasons pour les cartes à trous traversants

Systèmes de nettoyage de brosses

Systèmes de nettoyage des vapeurs IPA

7. Matériel d'essai :

Outils d'inspection visuelle

Multimètres et testeurs de continuité

Oscilloscopes pour les tests d'intégrité du signal

Testeurs fonctionnels pour les assemblages terminés

8. Consommables et accessoires :

Pots et barres de soudure

Pièces détachées pour machines à souder à la vague

Buses et embouts pour pots de soudure

Outils de dessoudage et tresses

L'art de contrôler la rétraction lors du frittage des céramiques : Innovations dans les technologies à retrait nul

Cette liste englobe les principaux équipements que l'on trouve généralement sur les sites suivants www.v2smt.com, qui couvre à la fois les processus de soudure SMT et les processus de soudure à travers le trou (dip). Chaque élément de ce guide complet est essentiel pour garantir un assemblage électronique de haute qualité, efficace et fiable.