Dans le domaine de la fabrication de dispositifs électroniques, le câblage filaire a longtemps servi de technologie d'interconnexion essentielle, permettant des connexions électriques entre les composants grâce à de fins fils métalliques. Ce processus, qui utilise la chaleur, la pression ou l'énergie ultrasonore pour créer des connexions précises sur des pastilles désignées, trouve des applications dans l'aérospatiale, les semi-conducteurs, les cellules solaires, la microélectronique et, notamment, l'industrie en pleine croissance des batteries de véhicules électriques (VE).

Le câblage filaire englobe diverses méthodologies adaptées à différentes exigences et matériaux. Les principales techniques comprennent :

Ces deux méthodes prédominantes diffèrent par la forme de l'extrémité du fil et l'approche de connexion. Le câblage par boule forme des extrémités de fil sphériques qui se fixent verticalement aux pastilles par thermocompression ou vibration ultrasonore, ce qui est idéal pour les interconnexions à haute densité. Le câblage par coin crée des connexions angulaires, préférées pour les applications exigeant une résistance supérieure.

Cette technique utilise des vibrations mécaniques à haute fréquence pour créer des liaisons métallurgiques sans chaleur excessive. Un outil spécialisé appelé sonotrode transmet l'énergie ultrasonore tout en appliquant une pression, ce qui permet la diffusion atomique entre le fil et les matériaux de la pastille. Son fonctionnement à basse température le rend adapté aux composants sensibles à la chaleur.

S'appuyant sur la chaleur et la pression simultanées, cette méthode facilite la diffusion atomique entre les matériaux. Tout en produisant des connexions robustes, elle nécessite un contrôle précis de la température et fonctionne mieux avec des matériaux thermiquement stables comme l'or et l'aluminium.

Combinant l'énergie thermique et ultrasonore, cette approche hybride réduit la résistance à la traction du fil grâce au chauffage, tandis que les vibrations ultrasonores améliorent la diffusion atomique. Elle offre une polyvalence sur diverses combinaisons de matériaux.

La sélection des matériaux a un impact significatif sur les performances :

• Cuivre : Rentable avec une excellente conductivité, bien que nécessitant des traitements anti-oxydation
• Or : Chimiquement stable et fiable, mais coûteux – réservé aux applications critiques
• Argent : Conductivité et réflectivité supérieures, bien que sujet à l'électromigration
• Aluminium : Résistant à la corrosion et léger, mais mécaniquement plus faible

À mesure que les exigences de production augmentent, en particulier dans la fabrication de batteries de VE où des centaines d'interconnexions par bloc-batterie sont nécessaires, le soudage laser apparaît comme une solution supérieure. Cette technologie offre des avantages distincts :

• Productivité améliorée : Le processus sans contact avec des temps de cycle plus rapides réduit l'encombrement de l'équipement
• Intégrité des joints supérieure : Les liaisons métallurgiques offrent une plus grande résistance mécanique et une plus grande fiabilité électrique
• Contrôle thermique de précision : Des zones affectées par la chaleur minimales protègent les composants sensibles
• Flexibilité du processus : Les trajectoires de soudage programmables s'adaptent aux géométries complexes
• Réduction des coûts d'exploitation : Élimine les consommables et simplifie la maintenance

Le câblage filaire et le soudage laser exigent des surfaces impeccables. Les contaminants comme les oxydes ou les résidus organiques compromettent la qualité de la connexion. Deux principales méthodes de nettoyage sont en concurrence :

Utilise des espèces de plasma réactives pour éliminer chimiquement les contaminants, bien que générant une quantité importante de particules nécessitant des systèmes de filtration importants.

Offre une précision supérieure grâce à l'ablation laser contrôlée, minimisant l'enlèvement de matière et réduisant les exigences de maintenance associées à la génération de particules.

Bien que le câblage filaire conserve sa pertinence dans la fabrication électronique, ses limites dans les scénarios de production à volume élevé deviennent de plus en plus apparentes. La technologie de soudage laser, avec sa combinaison de vitesse, de fiabilité et de flexibilité, représente l'avenir des solutions d'interconnexion industrielle, en particulier dans les applications à forte intensité énergétique comme les batteries de VE.

Les progrès continus de la technologie laser promettent d'autres améliorations en matière de précision, de vitesse et de rentabilité, ce qui pourrait révolutionner les processus de fabrication électronique dans de multiples secteurs.