Brevet FR3164867A1 — publié le 20260123

Procédé de réparation d’une carte électronique (1) comprenant un substrat (2) pourvu de pistes conductrices (3) et un composant électronique défaillant (4, 6, 7) lié aux pistes conductrices (3) par un joint (5), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de détruire le composant électronique défaillant (4, 6, 7) et d’effectuer une ablation laser au moins partielle du joint (5) puis de monter un composant électronique de remplacement (4’, 6’) à la place du composant électronique défaillant (4, 6, 7). FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 5 Procédé de réparation d’une carte électronique par ablation laser. La présente invention concerne le domaine de la réparation des cartes électroniques. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Il est connu des cartes électroniques comprenant un substrat sur lequel s’étendent des pistes conductrices (on parle souvent de PCB de l’anglais printed circuit board ) et des composants électroniques brasés sur les pistes conductrices. Lorsqu’un des composants électroniques est défaillant, il peut être intéressant de le remplacer par exemple pour des raisons de coût et d’écologie. Si le composant électronique défaillant est fixé aux pistes conductrices par des joints brasés, il est connu de chauffer les joints brasés jusqu’à la fusion du matériau de brasage, de retirer le composant électronique défaillant puis de fixer à sa place un composant électronique de remplacement en recréant des joints brasés en faisant fondre un matériau de brasage. Si le composant électronique défaillant est fixé aux pistes conductrices par de la colle, il est connu de chauffer la colle jusqu’à la température de transition vitreuse de la colle qui perd alors son pouvoir d’adhésion. Le composant électronique défaillant peut alors être retiré pour coller à sa place le composant électronique de remplacement. Ces opérations sont réalisables car la température de chauffage nécessaire au retrait du composant électronique ne nécessite pas un chauffage susceptible d’impacter les composants électroniques environnant le composant électronique défaillant, sous réserve que lesdits composants électroniques environnants soient suffisamment éloignés du composant électronique défaillant. Il est connu également de lier des composants électroniques aux pistes conductrices par un joint fritté en argent obtenu par une opération de frittage à une température de l’ordre de 300°C. En revanche, il n’est pas possible de démonter ces composants électroniques en faisant fondre le joint fritté car la température de fusion de l’argent (962°C) est si élevée que le chauffage nécessaire pour atteindre cette température impacterait nécessairement les composants électroniques environnants. La défaillance d’un composant électronique fixé par frittage d’argent entraîne donc actuellement le changement de la carte électronique dans son ensemble. Il existe par ailleurs un procédé d’analyse de matériau comprenant une étape d’ablation laser dans laquelle un laser pulsé est projeté sur la surface du matériau à analyser dont des particules sont expulsées perpendiculairement à ladite surface et une étape d’analyse de ces particules dans un spectromètre de masse. Il existe en outre un procédé de dépôt de couches minces comprenant une étape d’ablation laser dans laquelle un laser pulsé est projeté sur la surface d’un matériau à déposer dont des particules sont expulsées perpendiculairement à ladite surface et se déposent sur un substrat positionné de manière adéquate pour exposer une surface aux dites particules qui vont former une couche mince sur ladite surface. OBJET DE L’INVENTION L’invention a notamment pour but de fournir un moyen pour réparer les cartes électroniques. A cet effet, on prévoit, selon l’invention un procédé de réparation d’une carte électronique comprenant un substrat pourvu de pistes conductrices et un composant électronique défaillant lié aux pistes conductrices par un joint. Le procédé comprend les étapes de détruire le composant électronique défaillant et d’effectuer une ablation laser au moins partielle du joint puis de monter un composant électronique de remplacement à la place du composant électronique défaillant. Ainsi, on ne cherche pas seulement à faire fondre le joint et à retirer le composant électronique défaillant : on détruit le composant électronique défaillant et on utilise l’ablation laser pour retirer le joint. Cette technique est intéressante car le faisceau laser provoque un échauffement, maîtrisé en température et très localisé, qui ne vient pas impacter les composants électroniques proches du composant électronique défaillant. Selon des caractéristiques optionnelles, utilisées individuellement ou tout ou partie en combinaison : la destruction du composant électronique défaillant est réalisée au moyen d’un faisceau laser ; la destruction du composant électronique défaillant est réalisée par ablation laser ; l’ablation laser est réalisée en utilisant un émetteur laser et le procédé comprend une adaptation des réglages de l’émetteur laser en fonction des matériaux à retirer ; l’émetteur laser est agencé pour émettre des impulsions laser de longueur d’onde infrarouge, d’une durée d’environ 750 fs à une fréquence d’environ 600 kHz ; l’émetteur laser a une puissance de 50 W environ ; le composant électronique défaillant est enfoui dans le substrat et le procédé comprend l’étape de réaliser une ablation laser de la zone de substrat recouvrant le composant électronique défaillant et, après remplacement du composant électronique défaillant par le composant électronique de remplacement, de recouvrir le composant électronique de remplacement d’un matériau de substrat pour enfouir le composant électronique de remplacement ; l’étape de réaliser au moins une piste conductrice de remplacement sur la surface externe du matériau de substrat recouvrant le composant électronique de remplacement ; le joint est un joint fritté ; le composant électronique de remplacement est fixé au moyen d’un joint fritté. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de mise en œuvre particuliers et non limitatifs de l’invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : FIG. 1 est une vue schématique partielle, en coupe transversale, d’une première carte électronique comportant un composant électronique défaillant avant une réparation selon un premier mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention ; FIG. 1 est une vue, analogue à la FIG. 1 , de la première carte électronique avec le composant électronique défaillant en cours d’ablation ; FIG. 1 est une vue, analogue à la FIG. 1 , de la première carte électronique après ablation du composant électronique défaillant et du joint ; FIG. 2 est une vue, analogue à la FIG. 1 , de la première carte électronique au cours de la mise en place d’un composant électronique de remplacement ; FIG. 2 est une vue, analogue à la FIG. 1 , de la première carte électronique après mise en place du composant électronique de remplacement ; FIG. 3 est une vue schématique partielle, en coupe transversale, d’une deuxième carte électronique comportant un composant électronique défaillant avant une réparation selon le premier mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention ; FIG. 3 est une vue, analogue à la FIG. 3 , de la deuxième carte électronique avec le composant électronique défaillant en cours d’ablation ; FIG. 3 est une vue, analogue à la FIG. 3 , de la deuxième carte électronique après ablation du composant électronique défaillant et du joint ; FIG. 3 est une vue, analogue à la FIG. 3 , de la deuxième carte électronique après mise en place du composant électronique de remplacement ; FIG. 4 est une vue schématique partielle, en coupe transversale, de la deuxième carte électronique comportant un composant électronique défaillant avant une réparation selon un deuxième mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention ; FIG. 4 est une vue, analogue à la FIG. 4 , de la deuxième carte électronique avec le composant électronique défaillant en cours de destruction ; FIG. 4 est une vue, analogue à la FIG. 4 , de la deuxième carte électronique après destruction partielle du composant électronique défaillant ; FIG. 4 est une vue, analogue à la FIG. 4 , de la deuxième carte électronique avec des restes du composant électronique défaillant et le joint en cours d’ablation ; FIG. 4 est une vue, analogue à la FIG. 4 , de la deuxième carte électronique après ablation ; FIG. 4 est une vue, analogue à la FIG. 4 , de la deuxième carte électronique après mise en place du composant électronique de remplacement ; FIG. 5 est une vue schématique partielle, en coupe transversale, d’une troisième carte électronique comportant un composant électronique défaillant avant une réparation selon un troisième mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En référence aux figures 1a, 2a, 5, l’invention est un procédé de réparation d’une carte électronique 1 comprenant un substrat 2, pourvu de pistes conductrices 3, et un composant électronique défaillant 4, 6, 7 lié aux pistes conductrices 3 par un joint 5 métallique. Le joint 5 est ici en argent et réalisé par frittage de particules d’argent. Ces joints frittés et leur réalisation sont connus en eux-mêmes et ne seront pas plus décrits ici. Le procédé comprend les étapes de détruire le composant électronique défaillant 4, 6, 7 et d’effectuer une ablation laser au moins partielle du joint 5 puis de monter un composant électronique de remplacement 4’, 6’ à la place du composant électronique défaillant 4, 6, 7. Dans le premier mode de mise en œuvre illustré aux figures 1b et 1c, le composant électronique défaillant 4, le joint 5 et la partie supérieure des pistes conductrices 3 sont détruites par ablation laser. L’ablation laser est réalisée en utilisant un émetteur laser 10 qui a une puissance de 50 W environ et qui est agencé pour émettre des impulsions laser 11 de longueur d’onde du domaine de l’infrarouge, plus particulièrement ici 1030 nm. Le procédé comprend une adaptation des réglages de l’émetteur laser 10 en fonction des matériaux à retirer. L’émetteur laser 10 est ici réglé pour émettre un faisceau laser 11 sous la forme d’impulsions laser d’une durée d’environ 750 fs à une fréquence d’environ 600 kHz. On rappelle que l’ablation laser est une opération, connue en elle-même dans d’autres applications, visant à décomposer localement un matériau en le soumettant à un faisceau laser de forte énergie. Le faisceau laser 11 provoque une sublimation des matériaux qu’il rencontre. L’émetteur laser 10 est ici solidaire d’un chariot motorisé monté sur un bâti pour s’étendre en regard de la surface des éléments à détruire et pour être déplaçable, horizontalement au moins, de manière programmable de telle manière que le faisceau laser 11 balaye ladite surface. L’ablation est de préférence réalisée par couches successives, une couche étant détruite à chaque passage du faisceau laser 11, ceci afin de limiter l’échauffement de la carte électronique 1. L’échauffement doit en effet rester très localisé pour ne pas courir le risque de détériorer un des composants électroniques environnant le composant électronique défaillant (par « détérioration », on entend une altération du composant électronique environnant lui-même, du joint le liant aux pistes conductrices, ou des pistes conductrices elles-mêmes). A la fin de l’opération d’ablation, une couche de particules d’argent est déposée sur les pistes conductrices 3 et un composant électronique de remplacement 4’ est placé sur ladite couche ( FIG. 2 ) avant qu’une opération de frittage permette de transformer la couche de particules d’argent en un joint 5’ liant le composant électronique de remplacement 4’ aux pistes conductrices 3 ( FIG. 2 ). Le procédé de frittage est connu en lui-même et ne sera pas décrit plus en détail ici. La carte électronique des figures 3a à 4f diffère de celle des figures 1a à 2b en ce que le composant électronique défaillant 6 est un composant CMS ayant une surface inférieure qui est en partie libre de toute attache. On illustre le remplacement du composant électronique défaillant 6 en utilisant le premier mode de mise en œuvre (déjà décrit plus haut - figures 1b et 1c) qui sera exposé en relation avec les figures 3a à 3d, ou un deuxième mode de mise en œuvre qui sera exposé en relation avec les figures 4a à 4f. Selon le premier mode de mise en œuvre (figures 3a à 3d), le composant électronique défaillant 6, le joint 5 et la partie supérieure des pistes conductrices 3 sont détruites par ablation laser. L’ablation laser est réalisée en utilisant un émetteur laser 10 comme précédemment indiqué. Le faisceau laser 11 provoque une sublimation des matériaux qu’il rencontre et est déplacé, horizontalement au moins, de telle manière que le faisceau laser 11 balaye la surface des éléments à détruire ( FIG. 3 ). L’ablation est de préférence réalisée par couches successives, une couche étant détruite à chaque passage du faisceau laser 11, ceci afin de limiter l’échauffement de la carte électronique 1 comme indiqué plus haut. A la fin de l’opération d’ablation ( FIG. 3 ), une couche de particules d’argent est déposée sur les pistes conductrices 3 et un composant électronique de remplacement 6’ est placé sur ladite couche avant qu’une opération de frittage permette de transformer la couche de particules d’argent en un joint 5’ liant le composant électronique de remplacement 6’ aux pistes conductrices 3 ( FIG. 3 ). Selon le deuxième mode de mise en œuvre (figures 4a à 4f), la réparation est réalisée en deux opérations : une première opération pendant laquelle le composant électronique défaillant 6 est détruit au moyen d’un laser de découpe (figures 4b, 4c) ; une deuxième opération pendant laquelle les restes du composant électronique défaillant 6, le joint 5 et la partie supérieure des pistes conductrices 3 sont détruites par ablation laser ( FIG. 4 ). La première opération consiste à chauffer le composant électronique défaillant 6 pour le découper et le dégager autant que faire se peut du joint 5. On utilise à cet effet un émetteur laser 12 émettant un faisceau laser 13 continu ayant une longueur d’onde dans le domaine infrarouge ( FIG. 4 ). En variante, il est possible d’émettre le faisceau laser 13 sous la forme d’impulsions ayant des durées suffisamment longues (dans la gamme des millisecondes ou microsecondes) pour chauffer le composant électronique défaillant 6 de manière suffisante pour le découper. A l’issue de cette première opération, il ne reste que des morceaux 6* du composant électronique défaillant 6 attachés au joint 5 ( FIG. 4 ). L’ablation laser est réalisée en utilisant un émetteur laser 10 comme précédemment indiqué pour le premier mode de mise en œuvre. Le faisceau laser 11 provoque une sublimation des matériaux qu’il rencontre et est déplacé, horizontalement au moins, de telle manière que le faisceau laser 11 balaye la surface des éléments à détruire, à savoir ici les morceaux 6* et le joint 5 et éventuellement la partie supérieure des pistes conductrices 3 ( FIG. 4 ). L’ablation est de préférence réalisée par couches successives, une couche étant détruite à chaque passage du faisceau laser 11, ceci afin de limiter l’échauffement de la carte électronique 1. A la fin de l’opération d’ablation ( FIG. 4 ), une couche de particules d’argent est déposée sur les pistes conductrices 3 et un composant électronique de remplacement 6’ est placé sur ladite couche avant qu’une opération de frittage permette de transformer la couche de particules d’argent en un joint 5’ liant le composant électronique de remplacement 6’ aux pistes conductrices 3 ( FIG. 4 ). Un troisième mode de mise en œuvre du procédé de l’invention va maintenant être décrit en référence à la FIG. 5 , dans le cas où le composant électronique défaillant 7 est enfoui dans le substrat 2. Le procédé comprend alors l’étape de réaliser une ablation laser de la zone de substrat 2’ recouvrant le composant électronique défaillant 7. Il est ensuite procédé à la destruction du composant électronique défaillant 7 et du joint 5 comme dans le premier mode de mise en œuvre ou le deuxième mode de mise en œuvre. Après remplacement du composant électronique défaillant 7 par le composant électronique de remplacement, le procédé comprend l’étape de recouvrir le composant électronique de remplacement d’un matériau de substrat pour enfouir le composant électronique de remplacement. Si la zone de substrat 2’ comportait une piste conductrice qui a été détruite par l’ablation laser, le procédé comprend l’étape supplémentaire de réaliser au moins une piste conductrice de remplacement sur la surface externe du matériau de substrat recouvrant le composant électronique de remplacement. La piste conductrice est par exemple réalisée en utilisant une technique d’impression par jet d’aérosol ou par projection de matière, ou tout autre procédé apparenté. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l’invention telle que définie par les revendications. En particulier, la carte électronique peut avoir une structure différente de celle décrite. Par « substrat », on entend tout support apte à porter au moins un composant électronique, de forme quelconque (plaque par exemple de type PCB, boîtier…) et en tout matériau, flexible ou rigide, et notamment en matériau organique, en céramique ou en métal. Par « joint », on entend tout amas de matériau fixant un composant électronique à une piste conductrice et assurant une connexion électrique du composant électronique à ladite piste conductrice. Le joint peut être un joint brasé ou un joint fritté, quel que soit le matériau employé (par exemple l’argent ou le cuivre pour le frittage). Par « composant électronique », on entend tout type de dispositif électriquement conducteur ou semi-conducteur assurant une fonction active ou passive, de manière analogique ou numérique, dans un circuit électronique. Par « composant électronique défaillant », on entend un composant électronique qui n’assure plus sa fonction ou qui l’assure imparfaitement ou de manière non optimale ou qui n’est plus à jour. La carte électronique peut comporter un ou plusieurs composants électroniques, et une même carte électronique peut comporter plusieurs composants électroniques défaillants. Il est possible de monter un ou plusieurs émetteur(s) laser sur un chariot motorisé mobile sur un bâti fixe ou de monter un ou plusieurs émetteur(s) laser sur un robot programmé pour déplacer le ou les émetteur(s) laser. En variante, chaque émetteur laser est fixe et la carte électronique est portée par une table motorisée se déplaçant en regard de l’émetteur ou des émetteurs. Le composant électronique de remplacement peut être fixé au moyen d’un joint brasé ou fritté ou par collage. Avantageusement, les réglages de l’émetteur laser 10 sont modifiés, au cours de l’opération d’ablation, en fonction des matériaux rencontrés dont la nature est connue en fonction de la hauteur par rapport à la surface supérieur du substrat 2 (et donc aussi de l’épaisseur de matériau déjà retirée). L’ablation laser eut être utilisée pour retirer tout ou partie d’une piste conductrice et/ou d’un via. Procédé de réparation d’une carte électronique (1) comprenant un substrat (2) pourvu de pistes conductrices (3) et un composant électronique défaillant (4, 6, 7) lié aux pistes conductrices (3) par un joint (5), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de détruire le composant électronique défaillant (4, 6, 7) et d’effectuer une ablation laser au moins partielle du joint (5) puis de monter un composant électronique de remplacement (4’, 6’) à la place du composant électronique défaillant (4, 6, 7). Procédé selon la revendication 1, dans lequel la destruction du composant électronique défaillant (4, 6, 7) est réalisée au moyen d’un faisceau laser (11, 13). Procédé selon la revendication 2, dans lequel la destruction du composant électronique défaillant (4, 6, 7) est réalisée par ablation laser. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ablation laser est réalisée en utilisant un émetteur laser (10) et le procédé comprend une adaptation des réglages de l’émetteur laser (10) en fonction des matériaux à retirer. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’émetteur laser (10) est agencé pour émettre des impulsions laser (11) de longueur d’onde infrarouge, d’une durée d’environ 750 fs à une fréquence d’environ 600 kHz. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l’émetteur laser (10) a une puissance de 50 W environ. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le composant électronique défaillant (7) est enfoui dans le substrat (2) et le procédé comprend l’étape de réaliser une ablation laser de la zone de substrat (2’) recouvrant le composant électronique défaillant (7) et, après remplacement du composant électronique défaillant (7) par le composant électronique de remplacement, de recouvrir le composant électronique de remplacement d’un matériau de substrat pour enfouir le composant électronique de remplacement. Procédé selon la revendication 7, comprenant l’étape de réaliser au moins une piste conductrice de remplacement sur la surface externe du matériau de substrat (2) recouvrant le composant électronique de remplacement. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le joint (5) est un joint fritté. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le composant électronique de remplacement est fixé au moyen d’un joint (5’) fritté.