Couverture ElectroniqueS n°127

L'Anglais a présenté sur Productronica un système inédit de “ démoulage de la crème à braser ” selon un procédé breveté par Novatec. En dépit des améliorations portées ces dernières années sur les équipements de sérigraphie, environ 60 % des défauts d'assemblage restent imputables à cette opération. « Le gain en performance des équipements de sérigraphie a été compensé par le rétrécissement de la fenêtre de procédé lié à la diminution de la taille des dépôts et à leur densification », explique Francis Bourrières, p-dg de Novatec, laboratoire français de recherche et d'expérimentation sur les technologies et procédés d'assemblage en électronique. De fait, les règles universelles de conception des écrans de sérigraphie (ratio de surface des ouvertures supérieur ou égal à 0,66 et ratio d'aspect supérieur ou égal à 1,5) fixées par les limites physiques de l'opération de démoulage n'évoluent plus. Un procédé innovant de démoulage breveté par Novatec permettrait pourtant de repousser ces limites. Lors de Productronica, le fabricant d'équipements de sérigraphie Dek(2), qui dispose d'une licence exclusive du procédé, en a fait la démonstration à quelques-uns de ses clients.Dans la droite lignée des innovations de rupture proposées par Novatec, ce procédé va totalement à l'encontre de l'école actuelle, qui préconise de tendre au maximum l'écran de sérigraphie tant pour le remplissage que pour le démoulage. Novatec a en fait reconsidéré la problématique du démoulage indépendamment de celle du remplissage de l'écran de sérigraphie : « Lors du remplissage, il faut que l'écran soit maintenu en contact et bloqué sur le substrat. Lors du démoulage, il ne doit, dans l'idéal, y avoir aucune contrainte latérale sur les plots de crème à braser. Or, pour un pochoir tendu sur un cadre, le démoulage démarre progressivement sur la périphérie de l'image et se termine par un décollage brutal de la partie centrale à la manière d'une peau de tambour. L'effort de tension appliqué sur le masque pour vaincre les forces d'adhérence de la crème sur le substrat génère donc des contraintes latérales sur les dépôts, qui se traduisent par des microdéplacements de ces dépôts (de l'ordre de 10 µm) », explique Francis Bourrières.Le ratio de surface minimum passe de 0,66 à 0,55Le procédé dit ProFlex développé par Novatec consiste ainsi à tendre l'écran et à le maintenir en contact avec le substrat durant l'étape de remplissage, mais à relâcher la tension de l'écran lors du démoulage. L'écran est alors soulevé verticalement à partir d'un seul côté (du côté opposé à la position de la racle) sans appliquer d'efforts latéraux. « Nous supprimons ainsi le cisaillement des dépôts qui est à l'origine de l'entraînement de la crème dans les ouvertures du pochoir », explique Clément Kaiser, responsable des développements et des applications chez Novatec. De fait, l'inspection de pochoirs utilisés pour la sérigraphie de tranches de silicium (fabrication des bossages des puces nues destinées à être montées retournées), dont les ratios de surface sont de 0,5 et 0,62, montre clairement que le procédé de démoulage ProFlex entraîne moins de crème dans les ouvertures de l'écran que le procédé traditionnel (voir photos). En outre, le “ pelage ” de l'écran limiterait le phénomène d'étalement (par aspiration) de la partie organique de la crème rencontré lors du démoulage traditionnel. Ce qui permettrait, d'après Novatec, de diviser par 10 la fréquence de nettoyage des écrans de sérigraphie.Selon le laboratoire français, ce procédé remettrait ainsi en question les règles universelles de conception des écrans de sérigraphie. D'après des essais réalisés notamment sur des tranches de 300 mm sérigraphiées au pas de 150 µm, Novatec estime que le ratio de surface minimum des ouvertures de l'écran pourrait, d'une manière générale, être repoussé d'environ 20 %, passant de 0,66 à 0,55. Le procédé ProFlex ouvrirait ainsi la voie à une miniaturisation accrue, tout en élargissant notablement la fenêtre du procédé de sérigraphie pour les productions actuelles. Ce qui se traduirait par un accroissement de la robustesse des procédés. Des tests de qualification à échelle industrielle devraient très prochainement démarrer pour le vérifier.(1) Ratio de surface (pour les ouvertures circulaires) : D/(4e), D étant le diamètre du trou et e l'épaisseur de l'écran. Ratio d'aspect (pour les ouvertures rectangulaires) : l/e, l étant la largeur du rectangle, et e l'épaisseur de l'écran.(2) Dek exploite également les procédés de dosage de la colle par sérigraphie (PumpPrint), de transfert de crème à braser par racle hermétique (ProFlow) et de billage par transfert direct de billes à travers un écran de sérigraphie brevetés par Novatec.Une inspection de la totalité de la carteLe système de démoulage ProFlex a été présenté par Dek sur son modèle automatique haut de gamme Galaxy, qui inaugure une plate-forme plus rigide, et surtout plus rapide et plus précise, que celle qu'elle remplace, grâce à l'utilisation de moteurs linéaires (temps de cycle de 7 secondes, ou de 6 secondes avec le convoyeur optionnel à trois segments ; précision d'alignement et de positionnement de ±12 µm à 6 s). Cet équipement se dote également d'un système de vérification de la présence des dépôts de crème (par la caméra qui inspecte les mires) non plus sur des zones prédéfinies, mais sur la totalité de la surface de la carte à une vitesse de 450 mm2/s (1 200 mm2/s d'ici quelques mois). Dek précise que ce système sera progressivement étendu à toute sa gamme de machines de sérigraphie. De son côté, Ekra propose également désormais sur son modèle haut de gamme X5 un système d'inspection par caméra linéaire de la totalité de la carte (300 mm/s pour 28 mm de largeur). Ce système optionnel contrôle le taux de couverture de la sérigraphie, détecte les ponts de soudure, et inspecte l'écran de sérigraphie.

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