La fabrication économique de grilles de connexion - une comparaison technique

Les grilles de connexion sont utilisées dans presque tous les boîtiers de semi-conducteurs. La plupart des boîtiers de circuits intégrés sont fabriqués en plaçant la puce de silicium sur une grille de connexion, en collant la puce aux fils métalliques de cette grille, puis en recouvrant la puce de plastique. Ce boîtier simple et généralement peu coûteux reste la meilleure solution pour de nombreuses applications.

En règle générale, les grilles de connexion sont produites en longues bandes, ce qui permet de les traiter rapidement sur les machines d'assemblage. Deux procédés de fabrication sont normalement utilisés : la découpe chimique (souvent considérée comme la plus adaptée à une production de faible à moyen volume) et l'emboutissage (le plus souvent associé à des séries de production de grand volume).

Dans la conception des grilles de connexion, la taille unique ne convient pas toujours et, très souvent, la demande porte sur des spécifications et des caractéristiques personnalisées, des conceptions qui améliorent les propriétés électriques et thermiques et des exigences spécifiques en matière de temps de cycle. Precision Micro possède une expérience approfondie de la fabrication des grilles de connexion pour un large éventail de clients utilisant la découpe chimique. Cet article détaille la nature du travail de l'entreprise dans ce domaine.

Différentes technologies pour la fabrication des grilles de connexion

Découpe chimique

La découpe chimique est l'une des méthodes les plus populaires et les plus utilisées pour la fabrication des grilles de connexion. Bien qu'il puisse être perçu comme un processus à coût unitaire élevé, l'outillage est très peu coûteux et extrêmement rapide.

Les grilles de connexion découpées sont fabriquées en tôles plates, généralement en cuivre ou en alliages fer-nickel (comme l'alliage 42) qui présentent un taux de dilatation très faible à température ambiante.

Ces alliages à faible dilatation thermique ont trouvé leur place dans les applications modernes qui nécessitent l'assemblage d'un métal avec du verre ou de la céramique et dans les domaines qui exigent des taux de dilatation thermique identiques pour les matériaux à assembler afin d'éviter les problèmes associés dans la zone de jonction.

Les deux faces des feuilles d'alliage plates sont nettoyées, puis laminées avec de la résine photosensible. La résine photosensible est ensuite exposée au dessin de la grille de connexion requise à l'aide d'une source ultraviolette et d'un film du dessin de précision. La résine est développée sur les zones à découper, la résine restante protégeant les pièces pendant le processus de découpe.

Enfin, la résine photosensible protectrice est retirée des grilles de connexion finies, avant que les panneaux découpés ne soient découpés en bandes ou fournis en feuilles pour faciliter la manipulation, en fonction des besoins du client. Les bandes découpées sont nettoyées et plaquées, généralement avec de l'argent sur les fils intérieurs pour faciliter la liaison des fils. Les bandes plaquées sont alors prêtes pour l'inspection finale.

emboutissage

L'emboutissage est un procédé automatisé à grande vitesse, adapté aux cadences de production élevées qui rendent tolérables les coûts initiaux élevés de l'outillage. La tôle - généralement sous forme de rouleau - est percée sur les deux bords pour créer des trous d'indexation qui positionnent la tôle au cours du traitement ultérieur. Les trous de positionnement sont utilisés pour faire avancer la bande de tôle dans la machine d'emboutissage. Des jeux de matrices et de poinçons spécifiques à la géométrie de la grille de connexion sont également nécessaires.

Le processus est généralement réalisé par une série d'opérations d'emboutissage qui s'approchent progressivement de la géométrie finale de la grille de connexion, le nombre d'étapes dépendant entièrement de la complexité de la géométrie de la grille de connexion.

Quelle est la bonne méthode en ce qui vous concerne ?

Le volume de production des grilles de connexion est un facteur clé dans le choix du processus de fabrication, l'emboutissage étant généralement plus économique pour les volumes de production très élevés, et la découpe chimique pour les séries de production faibles à moyennes.

Ceci est presque entièrement dû aux coûts des outillages respectifs.

L'outillage pour la découpe chimique est numérique, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de commencer à découper des moules en acier coûteux et difficiles à adapter. Cela signifie que de grandes quantités de grilles de connexion peuvent être reproduites avec une usure d'outil absolument nulle, ce qui garantit que la première et la millionième pièce sont exactement les mêmes.

En outre, l'outillage étant "virtuel", il peut être adapté et modifié très rapidement et à peu de frais, ce qui le rend idéal pour les prototypes comme pour les grandes séries. Cela permet d'optimiser la conception sans pénalité financière, de garantir une stratégie d'entrée à faible risque et de faciliter la mise à jour des produits. Les délais d'exécution des masques photographiques sont inférieurs d'environ 90 % à ceux des cadres emboutis. L'emboutissage nécessite un investissement substantiel dans la fabrication du moule, ce qui est non seulement coûteux, mais peut dans certains cas prendre de six à dix mois, alors que la découpe chimique ne prend que quelques heures.

Mais au-delà des différences de coût et de temps d'outillage entre les deux procédés, il existe d'autres aspects inhérents au processus de découpe chimique dont tous les fabricants de grilles de connexion - qu'il s'agisse de petites, moyennes ou grandes séries - doivent prendre conscience.

Les grilles de connexion peuvent souvent être extrêmement complexes et très fragiles. En effet, dans de nombreux cas, la complexité géométrique et l'exigence de tolérances et d'une précision extrêmes signifient que la découpe chimique n'est pas seulement un processus de fabrication potentiellement souhaitable, mais qu'elle est, en fait, la seule technologie capable de fabriquer certaines grilles de connexion.

Examinons de plus près l'énigme de la complexité

Lors de l'emboutissage des grilles de connexion, la complexité augmente les coûts, qu'il s'agisse d'applications à faible, moyen ou grand volume. La complexité de la grille de connexion implique la nécessité d'un outil de moulage complexe, mais un outillage complexe est synonyme d'augmentation des coûts, de risque accru de défaillance de l'outil et d'allongement des délais d'exécution pour une réalisation satisfaisante.

Avec la découpe chimique, la complexité de la géométrie de la pièce ne fait aucune différence en termes de coûts ou de délais, car l'image du composant est imprimée directement sur la tôle en un seul processus.

La découpe chimique permet également de produire des grilles de connexion avec des tolérances plus étroites et des détails plus fins que ceux obtenus par emboutissage, le tout avec une dégradation et une déformation minimales, voire inexistantes, du métal traité, et avec une probabilité faible, voire nulle, de bavures ou de défauts. Les taux de défaillance sont infimes et, contrairement au processus d'emboutissage, chaque grille de connexion produite est absolument plate.

Cependant, l'emboutissage a sa place. Alors que le point fort de la découpe chimique est la fabrication de grilles de connexion complexes en petites et moyennes séries, l'emboutissage représente généralement un processus plus économique pour les très gros volumes, lorsque les frais d'outillage sont justifiables et que les conceptions ne sont pas trop complexes.

Par essence, le processus d'emboutissage est simple. Il permet de fabriquer une grille de connexion en pressant un substrat dans un moule et en lui donnant une certaine forme tout en transférant séquentiellement le substrat à l'aide d'un dispositif de moulage par presse à transfert séquentiel. La découpe chimique est un processus beaucoup plus complexe, d'où sa capacité à s'appliquer à des géométries complexes et à atteindre des niveaux de précision très élevés. Le nombre accru de variables dans le processus peut augmenter la marge d'erreur possible, mais celle-ci peut être atténuée si l'on s'associe à une entreprise experte dans le processus de découpe chimique, telle que Precision Micro.

En outre, la découpe ne peut pas être utilisée sur des bandes pré-plaquées. Dans ce cas, l'emboutissage est souvent l'option requise, car la découpe à travers le placage peut entraîner une différenciation de la découpe et des imprécisions. Pour utiliser la découpe sur des bandes plaquées, il faudrait d'abord découper, puis plaquer après la découpe, ce qui transformerait un processus en une seule étape en un processus en deux étapes et augmenterait donc les coûts. Toutefois, dans certains cas, le volume de production ou la complexité du délai d'exécution rend souhaitable ce processus en deux étapes « découpe et placage ».

L'emboutissage forme également les broches de la grille de connexion en même temps que les pièces sont embouties à partir de la bande. Là encore, avec la découpe chimique, il s'agit d'un processus en deux étapes qui peut avoir des répercussions sur le rapport coût-efficacité.

Fabrication de grilles de connexion par Precision Micro

Jusqu'à présent, cet article a examiné les considérations générales dont il faut tenir compte pour choisir entre l'emboutissage et la découpe chimique dans la fabrication des grilles de connexion. Mais une autre variable doit être ajoutée au mélange, à savoir l'expertise et l'expérience du partenaire de fabrication que vous avez choisi.

Prenons l'exemple de la marge d'erreur potentielle accrue en raison du nombre de variables dans le processus de découpe chimique. Le spécialiste européen de la découpe chimique Precision Micro dispose d'une méthode robuste et reproductible de fabrication des grilles de connexion grâce à des ans d'expérience dans ce domaine, qui ne peut pas nécessairement être égalée par d'autres fournisseurs de services de découpe chimique. Dans une large mesure, cette expérience, qui s'étend sur plus de cinq décennies, atténue les domaines dans lesquels la découpe chimique peut généralement être considérée comme présentant des faiblesses. L'entreprise a beaucoup investi dans le contrôle des processus afin de réduire les variations, ainsi que dans l'inspection optique afin d'atteindre des taux de défaillance de zéro pièce par million.

Precision Micro possède une expérience inégalée dans la production de grilles de connexion sur mesure, en collaboration avec certaines des plus grandes entreprises de conditionnement de semi-conducteurs au monde. Les processus de fabrication à tolérance serrée de la société conviennent à de nombreuses applications des grilles de connexion, mais sont idéalement adaptés à la fabrication de grilles de connexion à pas ultra fin et à nombre élevé de fils et de broches.

Conclusion

D'une manière très générale, il est exact de dire que l'emboutissage convient mieux à la fabrication en grande quantité de grilles de connexion simples et que la découpe photochimique convient mieux à la fabrication en petite et moyenne quantité de grilles de connexion complexes.

Cependant, Precision Micro ne cesse d'évoluer et de développer le processus de découpe photochimique, et son applicabilité à un nombre varié d'applications s'accroît chaque jour. L'entreprise est en mesure de remettre en question les idées préconçues de l'industrie sur l'utilisation de la découpe photochimique, et le domaine de la fabrication de grilles de connexion en est un parfait exemple.

Avec les avantages inhérents au procédé en termes de capacité à fabriquer des pièces extrêmement complexes avec des tolérances élevées, ainsi que la facilité d'adaptation et la rentabilité de l'outillage associé, l'expertise de Precision Micro offre de plus en plus de possibilités aux fabricants de grilles de connexion.

Même le principe selon lequel l'emboutissage est le seul procédé économique pour la fabrication d'un grand nombre de grilles de connexion est remis en question, car Precision Micro travaille en permanence à l'automatisation des processus.