Des composants électroniques recouverts de nickel et sans barbe
La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications
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DES BARBES comme celles-ci peuvent se former spontanément sur une surface à revêtement d’étain.
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L’UNE DES SOLUTIONS consiste à recouvrir les composants électroniques de nickel plutôt que d’étain.
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DES CIRCUITS INTÉGRÉS comme ceux-ci sont des composants essentiels de dispositifs de communication sans
fil et de lecteurs de disque dur pour ordinateur.
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Le nickel offre une solution au problème d’ébarbage de l’étain.
Par Dean Jobb
Revue Magazine, Mars 2005 -- On utilise le nickel pour lutter contre un problème que l’on croyait avoir résolu depuis longtemps au sein de l’industrie électronique : des filaments métalliques qui peuvent se former sur une surface soudée et entraîner une panne ou un court-circuit des composants électroniques.
Ces barbes d’étain ont fait des dégâts partout, depuis les stimulateurs cardiaques jusqu’aux systèmes de guidage de missiles et causé des millions de dollars de dommages. Elles ont même désactivé l’unité centrale de satellites de télécommunications, interrompant les services de télévision de radio et de téléavertisseurs sur terre et réduisant les astronefs à l’état de ferraille onéreuse.
Les barbes peuvent se former spontanément sur une surface à revêtement d’étain (de même qu’à revêtement de cadmium et de zinc) dans diverses conditions ambiantes. Elles peuvent apparaître en quelques jours ou prendre jusqu’à une décennie pour se créer.
Traditionnellement, la solution a consisté à ajouter du plomb à la brasure, de sorte que celle-ci se compose généralement de 40 % de plomb et de 60 % d’étain. Mais comme l’Union européenne prévoit interdire l’usage du plomb pour la fabrication de composants électroniques en 2006 et que la Chine ainsi que d’autres pays comptent leur emboîter le pas, l’industrie est à la recherche de nouvelles solutions.
La société Agere Systems, de la ville d’Allentown (Pennsylvanie, États-Unis), un fournisseur de circuits intégrés pour les fabricants de dispositifs de communication sans fil et de lecteurs de disque dur pour ordinateur, travaille à la mise au point d’un procédé permettant de recouvrir les pièces de cuproplomb de composants électroniques, au moyen d’une couche mince de nickel pur, avant l’application de la brasure.
Alors que les métallurgistes et les scientifiques continuent de débattre sur les causes des barbes d’étain, John Osenbach, membre-conseil du personnel technique de la société, affirme qu’elles semblent résulter de tensions internes créées lorsque l’étain se lie au cuivre.
À titre de solution, la société applique une couche de nickel pur, d’une épaisseur de sept-dixièmes de micromètre, avant que les fils de cuivre ne soient soudés aux cartes de circuits imprimés. Selon M. Osenbach, « le nickel agit essentiellement comme un isolant entre le cuivre et l’étain, ce qui améliore considérablement la résistance au barbes. »
On fait appel à une solution courante (de placage) au sulfamate de nickel pour revêtir les fils de cuivre. M. Osenbach soutient qu’une couche épaisse du matériau de revêtement permettrait de mieux isoler l’étain du cuivre, parce qu’il est toujours préférable d’utiliser un revêtement dense, mais comme il faut souvent plier les fils à la suite de la fabrication, on a observé que les couches épaisses de nickel se fissurent sous l’effet de la contrainte.
Il existe d’autres solutions possibles à part le nickel. La société Anoplate Corporation, de Syracuse (New York, États-Unis), a conçu une brasure à l’intention de l’industrie électronique qui se compose d’étain et de bismuth, lequel s’est avéré efficace contre les barbes d’étain. Par ailleurs, on peut choisir le recuit, qui consiste à chauffer la brasure et le cuivre jusqu’à une température inférieure au point de fusion de l’étain, afin d’améliorer la liaison des deux métaux. Les chercheurs ne sont pas encore arrivés à déterminer la meilleure combinaison de température et de durée de chauffage.
La société International Electronics Manufacturing Initiative a entrepris sa propre recherche sur les revêtements intermédiaires de nickel et elle a confirmé les découvertes de la société Agere. Il y a environ huit mois, celle-ci a ajouté un bain de sulfamate de nickel à sa chaîne de production, offrant ainsi une solution à ses clients qui sont à la recherche de composants sans plomb.
La société Agere recommande le revêtement intermédiaire au nickel pour tous les composants sans plomb dont la durée de vie utile dépassera dix ans. Selon M. Osenbach, « même s’il s’agit d’une couche mince, elle a toute son importance. »
Dean Jobb est un collaborateur indépendant établi à Wolfville, Nouvelle-Écosse.
ILLUSTRATIONS : Agere Systems
 Agere Systems |
