Le marché mondial des solders balls, ces petites billes de soudure utilisées notamment pour fixer les puces sur les cartes électroniques, connaît une croissance exponentielle. Croissance directement corrélée à celle de la microélectronique. Le secteur a en effet fait irruption dans la plupart des segments de marché avec, parfois, des accélérations particulièrement soutenues, par exemple dans la mobilité. Selon le cabinet Profshare market research, le marché mondial des billes de soudure devrait atteindre les 486,6 millions de dollars en 2029, soit une croissance de 6,8% par rapport à 2023. Il était de 200 millions de dollars environ en 2016.

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Mais subsiste une contrainte pour les acteurs français : il n'existe actuellement pas de filière de billes de soudures dans l'Hexagone, ni même dans l'Union européenne. Ces petites billes de quelques millimètres de diamètre - autrefois en plomb, aujourd'hui en étain (le plomb sera interdit dans l'UE à horizon 2026) - sont majoritairement importées d'Asie ou des Etats-Unis.

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C'est à cet enjeu de souveraineté française qu'entend répondre l'industriel ligérien HEF, spécialiste mondial de l'ingénierie des surfaces (CA 2022 : 317 millions d'euros ; 3.200 salariés dont 700 en France), avec son projet « Superball ».

Soutenu par la Région Auvergne Rhône-Alpes dans le cadre du dispositif R&D Booster, ce projet réunit autour d'HEF depuis deux ans, les entreprises Thales AVS (division avionique) et le haut-savoyard Nicomatic ainsi que le laboratoire Georges Friedel de l'École des Mines de Saint-Etienne.

Des billes de soudure haute performance

Au-delà de cet enjeu de souveraineté industrielle, le projet Superball souhaite répondre à une autre attente du marché : obtenir des soudures plus résistantes afin d'allonger la durée de vie des appareils utilisant ces circuits imprimés (ordinateurs, téléphones portables, capteurs de position, secteurs de la mobilité, du spatial, de la défense etc).

Avec ses partenaires, IREIS, la filiale R&D de HEF a ainsi développé des billes haute performance « à cœur creux », contrairement aux billes standards présentant un cœur plein.

« Nos billes sont constituées de plusieurs couches successives de métaux autour d'un cœur en polymère. Ce cœur polymère apporte une certaine souplesse à la structure permettant d'améliorer significativement la tenue mécanique des assemblages en évitant la formation des fissures dans les jonctions », explicite Sébastien Bucher, responsable recherche technologies poudres revêtues pour HEF.

En d'autres termes, cette physionomie permet à ces billes de soudure de mieux absorber les dilatations et rétractations liées aux variations thermiques auxquelles sont soumises les cartes électroniques. « A titre comparatif, ces billes à cœur creux montrent une fiabilité thermique 200 à 300% supérieure aux solutions habituelles de billes standards », revendique ainsi le chercheur.

Vers les marchés grand public

Si le projet Superball est né d'un besoin de Thales pour ses besoins de matériaux très haute performance pour l'aérospatial, - avec des billes présentant une finition or-, HEF entend bien investir dans un second temps les marchés grand public de la microélectronique en adaptant la finition.

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D'ores et déjà, plusieurs dizaines de milliers de « Superballs » ont été produits par HEF à Saint-Etienne pour qualification technique par ses partenaires industriels. L'étape d'après sera celle de l'industrialisation. Avec un horizon à 5/7 ans.

« L'enjeu est désormais de produire à grande échelle pour faire baisser les coûts et parvenir à un prix compétitif. De très nombreux industriels, notamment en Auvergne Rhône-Alpes, sont intéressés. Il s'agit d'une perspective de développement très importante pour HEF », précise Guillaume Dubois, responsable commercial laser femtoseconde et poudre pour HEF.

HEF ne souhaite pas, pour le moment, communiquer de perspective chiffrée en termes d'investissement industriel à venir, de recrutements ou de chiffre d'affaires envisagé. Le projet Superball, lui, a déjà reçu un investissement de 800.000 euros. Une deuxième étape, « Superball2 », est en cours de finalisation.