LACROIX Electronics

Avec le fort développement de la production des véhicules hybrides et électriques attendu dans les années à venir, et le besoin grandissant d’allonger leur autonomie, de nouveaux semiconducteurs de puissance émergent. On parle notamment du SiC et du GaN, constitués de carbure de silicium et de nitrure de gallium. Ces composants imposent de maîtriser de nouvelles technologies d’assemblages, encore plus performantes que celles utilisées jusqu’alors.

C’est dans ce contexte, et en parallèle des travaux R&D de la filière automobile, qu’un consortium « made in France » composé de trois sous-traitants électroniques (LACROIX, ACTIA et ALL Circuits) a décidé de mutualiser ses compétences. Encadré par WeNetwork, leur objectif est de répondre d’ici trois ans aux attentes du marché, à travers le projet PREM’S « PoweR Electronic Manufacturing Services ».

L’électronique de puissance franchit un nouveau palier décisif

Tous les composants électroniques actuels ne répondent pas aux contraintes des moteurs de véhicules électriques. Les nouveaux composants SiC et GaN sont les seuls à le permettre à ce jour mais leurs niveaux de performances sont tels qu’ils entraînent des répercussions importantes sur l’ensemble de la chaîne de production électronique et remettent en question les savoir-faire acquis jusqu’à présent en matière d’assemblage.

En effet, cette nouvelle génération de composants supporte une température de fonctionnement bien supérieure aux autres, allant jusqu’à 200°C, contre 125°C pour les composants actuels. Leur plage d’usage s’étend ainsi davantage et impose l’élaboration et l’industrialisation de nouveaux procédés capables d’offrir à la fois des qualités de connexions électriques et thermiques, ainsi que des niveaux de résistance des fixations mécaniques encore jamais atteints.

De ce fait, les méthodes employées jusqu’ici pour connecter les composants sur des cartes imprimées ou sur des barres conductrices doivent être encore plus efficaces. Elles doivent opposer d’abord moins de résistance à la circulation du courant mais aussi respecter de nouvelles contraintes d’isolement et de transfert thermique, pour assurer une haute efficacité des systèmes de refroidissement et un fonctionnement optimal. Les matériaux actuellement utilisés pour faire du sertissage ou du vissage par exemple, ne sont donc plus adaptés aux besoins de ces nouveaux composants.

LACROIXElectronics_BenjaminGauchenot

Au sein de LACROIX, notre expertise repose aussi sur la qualité de l’accompagnement que nous offrons à nos clients. Notre savoir-faire en ‘Design For Manufacturing’ (DFM) nous permet de leur garantir une parfaite adéquation entre leurs choix de conception et nos process d’assemblages industriels actuels et futurs.

Benjamin Gauchenot
VP Opérations & Qualité de l’activité Electronics de LACROIX

Le marché européen de l’électronique de puissance pour la filière automobile est estimé à environ 10 milliards d’euros à horizon 2030. Celui de la filière française des services d’assemblage atteint plusieurs milliards d’euros à l’horizon 2030 et des centaines de millions dès 2025, sans compter les débouchés potentiels dans d’autres filières.

SiC et GaN : des performances inégalées et des pertes calorifiques diminuées de 70%

Les performances des nouveaux composants SiC et Gan sont telles que, pour une même puissance d’utilisation, les volumes des produits sont divisés par cinq. Les masses des produits suivent à minima ce même ratio, comme d’ailleurs le dimensionnement des systèmes de refroidissement qui dans certains cas, ne sont même plus nécessaires.

Ces avancées technologiques répondent aux enjeux fondamentaux des véhicules électriques, mais également à ceux des engins volants, comme les drones ou la nouvelle génération d’avions. Il en va de même des engins de déplacement terrestre et de navigation maritime.

Les enjeux écologiques et de préservation de la planète sont considérables puisque ces avancées ont des impacts importants sur :

  • La réduction de l’utilisation de matières avec des rendements en fonctionnement encore jamais atteints (du fait notamment de la réduction des volumes des produits par 5 à puissance égale)
  • Les pertes calorifiques qui sont moindres, grâce à moins d’élévations de température ou à des niveaux négligeables par rapport aux systèmes actuels
LACROIXElectronics_BenjaminGauchenot

Ces innovations nous permettrons d’améliorer nos performances industrielles. Cela impactera également nos procédés ‘traditionnels’ et ouvrira très certainement de nouvelles perspectives pour les systèmes électroniques de plus faible puissance. Ce projet PREM’S s’accompagnera d’une montée en compétences de nos techniciens et ingénieurs. C’est un atout supplémentaire pour l’avenir de notre société et de filière en France.

 

Benjamin Gauchenot
VP Opérations & Qualité de l’activité Electronics de LACROIX

Une montée en cadence prévue à horizon 2025

L’enjeu est double : parvenir à industrialiser le plus tôt possible ces nouveaux procédés d’assemblage et livrer des guides de conception aux fabricants automobiles et aux équipementiers. En parallèle, il convient de répondre aux standards requis en termes de qualité de réalisation industrielle, mais aussi de fiabilité de fonctionnement des produits assemblés. Ceci constitue un enjeu majeur pour nos clients et pour leurs applications.

Le lancement d’un consortium électronique français, We Network avec un tel niveau de coopération et de connaissance répartis équitablement entre chaque membre, est une première dans le secteur. Les trois partenaires ont d’abord réalisé ensemble un état de l’art sur leurs différentes méthodes d’assemblage (alliages utilisés, moyens de fixation, etc.) avant d’aborder les autres phases du projet.

 

LACROIX_JoelMalville

We Network est un précieux allié dans ce projet puisqu’il anime les comités de pilotage entre les industriels. De plus, il met à notre disposition une plateforme technique à Angers qui nous permet d’échapper aux problématiques de confidentialité en travaillant ensemble dans un espace neutre. Nous installons tout notre matériel et nos machines dans cet espace commun, ce qui facilite notre coopération et simplifie le déroulement du projet.

Joël Malville
Expert DFM et responsable developpement Process au sein de l’activité Electronics de LACROIX

Avec un budget de 2,25 millions d’euros réparti entre les partenaires du projet, PREM’S bénéficie du soutien du programme Électronique de Puissance, coordonnée par la PFA (Plateforme Automobile qui fédère la filière automobile française) et du financement de France Relance. La coordination et le pilotage du projet sont confiés au Centre technique We Network qui anime depuis 2016 les projets de coopération de la filière d’assemblage électronique en France.

Une rupture technologique multisectorielle

L’électronique de puissance produite à l’échelle industrielle, aboutit à un nouveau champ de compétence. Le projet PREM’S permet à ses membres de lier des relations fortes avec les fabricants automobiles et les équipementiers qui se confrontent à des défis techniques similaires.

C’est véritablement un mouvement de définition de futurs standards dans le domaine de l’électronique de puissance. A l’échelle de la filière électronique, les trois partenaires travaillent sur l’innovation des processus pour atteindre des objectifs nouveaux, propres à l’assemblage de composants et de produits liés à l’électronique de puissance.

LACROIX_JoelMalville

Nous travaillons sur les trois liaisons fondamentales en assemblages électroniques, à savoir : les liaisons électriques, thermiques et mécaniques. Nous développons des procédés d’assemblage tels que le ‘frittage’ (« Sintering » en anglais) qui n’ont encore jamais été mis en œuvre dans le cadre d’assemblages électroniques.

Notre travail porte aussi sur la maîtrise d’autres techniques utilisant des lasers et des matériaux composites à partir de formulations nouvelles, basées sur des composés à haute conductivité électrique et thermique, tel que le très prometteur Graphène.

 

Joël Malville
Chargé de l'innovation Process au sein de l’activité Electronics de LACROIX

Le métier des assembleurs d’électronique (EMS – Electronics Manufacturing Services) n’est plus un métier d’exécution, mais de collaboration et d’innovation en matière de procédés. Cette mutation en profondeur de la filière électronique représente un véritable challenge.

 

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