Physique et technologie du brasage tendre par faisceau laser

Physics and technology of laser soldering

• Auteur / Autrice : Cédric Chaminade
• Direction : Eric Fogarassy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microélectronique

Faisceaux laser

Produit d'apport (brasage)

Brasage

Résumé

Ce travail de thèse porte sur le développement de la technique de brasage tendre par faisceau laser. Les recherches effectuées traitent des phénomènes physico-chimiques ayant lieu lors du procédé. Elles sont appliquées à la réalisation de prototypes en vue de l’utilisation industrielle de cette technologie innovante d’assemblage. Elles s’articulent selon trois principaux axes : un état de l’art du brasage en électronique, une étude expérimentale du procédé de brasage laser appliquée aux domaines de la micromécanique et de la microélectronique, enfin une étude de modélisation des transferts de chaleur au cours de différents procédés de brasage laser. Les travaux expérimentaux (approche technologique) ont tout d’abord traité l’assemblage de matériaux dissemblables (ex.  : céramique-métal) par brasage tendre au faisceau laser. Ceux-ci rendent alors possible la conception de nouveaux objets, principalement dans le domaine de la micromécanique. Enfin, l’étude de l’interaction directe du faisceau laser sur des crèmes à braser aboutit également à la réalisation de différents prototypes appliqués au domaine de la microélectronique. En complément de ce travail expérimental, nous avons développé des modélisations relatives aux transferts de chaleur ayant lieu lors de divers procédés de brasage laser qui nous ont permis d’approfondir notre connaissance des processus en jeu. La forte influence de l’évaporation du flux inclus dans les crèmes à braser, la problématique des règles de tracé lors de la conception de circuits électroniques de même qu’une approche innovante du brasage laser par mise en forme du faisceau sont autant de thèmes traités au cours de cette approche scientifique.

This PhD work deals with the development of the laser soldering technique. The research is focused on the physico-chemical phenomena occurring during this particular process. They lead to the manufacture of several prototypes for the industrial use of this innovative assembling technology. The work is divided into three main parts: a study of the art of the electronic soldering technique, an experimental approach of the laser soldering process applied to the micro-mechanic and the micro-electronic fields, and finally a numerical approach of the heat transfers that occurs during various laser soldering processes. First of all, the experimental study is focused on the assembling of dissimilar materials (e. G. : ceramic-metal) by the means of laser soldering. The manufacture of new objects is thus feasible mainly in the micro mechanic field. Afterwards, the study of direct laser interaction on solder pastes also leads to the assembling of several prototypes in the micro-electronic field. This experimental work is completed by the development of models related to the heat transfers occurring during several laser soldering processes for a better understanding of the technique. The main role of flux evaporation included in solder paste, the matter of design rules of electronic circuits so as an innovative beam shaping technique are finally discussed during this scientific approach.