Le brasage de composants électroniques est un procédé d’assemblages permanent qui permet d’établir une liaison métallique entre les pièces réunies. Pour le brasage de composants électroniques, les industriels n’utilisent jamais des métaux purs, mais des alliages.
Le brasage utilise des alliages composés de deux métaux (alliages binaires), trois métaux (alliages ternaires) ou quatre métaux (alliages quaternaires). Il est possible d’obtenir une multitude d’alliages avec des propriétés différentes. Chaque mélange de métaux devra subir une évaluation afin d’obtenir une description précise pour un bon usage.
Utilisée aussi bien pour une carte électronique que dans l’aéronautique, la défense, une brasure est importante et doit être de qualité. Une nouvelle réglementation sur l’environnement a imposé le retrait du plomb dans ces alliages électroniques. Les industriels ont dû s’adapter à cette nouvelle réglementation et créer de nouveaux mélanges de métaux.
Qu’est-ce qu’un alliage ?
Un alliage est le résultat de l’assemblage de plusieurs métaux ou d’un métal avec un autre élément comme le carbone, par exemple.
L’objectif premier de la création d’un alliage est d’améliorer les caractéristiques techniques d’un métal et de le perfectionner. Chaque métal utilisé doit pouvoir se mélanger avec les autres. Généralement, le mélange se fait après un chauffage à haute température. Le but est d’améliorer les propriétés de chaque composant à l’utilisation. Il pourra s’agir d’une meilleure résistance à la corrosion, par exemple. L’importance est d’obtenir une structure d’alliage permettant une brasure de qualité.
Les grandes familles d’alliages pour l’électronique
Il existe trois grandes familles d’alliages, généralement composées de deux métaux.
Les alliages à base de fer
Le fer se trouve sous forme de minerais dans la nature. Son abondance et ses différentes formes en font un métal particulièrement utilisé dans l’industrie.
Les alliages à base de fer sont connus :
- La fonte : il s’agit d’un mélange de fer et de carbone (masse de carbone entre 2,1 % et 6,7 %).
- L’acier : il s’agit encore d’un mélange de fer et de carbone. Dans l’acier, la masse de carbone est inférieure à 2,1 %.
- L’acier inoxydable : il s’agit d’un mélange de fer, carbone, nickel et chrome. Cet alliage sera intéressant pour l’électronique puisque l’acier inoxydable permet de résister à la corrosion, donc à la rouille.
Les alliages à base de cuivre
Le cuivre est reconnu pour sa conductivité (électrique et thermique) et sa résistance à la corrosion.
Pour la brasure des produits électroniques, l’alliage le plus fréquemment utilisé est le mélange cuivre et étain. Cependant, ce mélange fait craindre des problèmes sur les joints de brasure. La fiabilité des joints aura tendance à remettre en cause la qualité des produits et des articles.
Les alliages à base d’aluminium
L’aluminium est un métal récent, découvert à la fin du XIXe siècle. Il a pour avantage d’être malléable, anticorrosion et très léger. L’aluminium présente toutefois une faible résistance à l’usure.
Il existe différents alliages contenant de l’aluminium, comme l’alliage aluminium et cuivre ou encore aluminium et magnésium.
L’interdiction du plomb dans un alliage destiné à l’électronique
Une réglementation environnementale a interdit l’usage du plomb dans les alliages destinés à la brasure.
La recherche de nouveaux assemblages
Les industriels ont alors dû se renouveler et adapter leurs technologies et techniques d’assemblage des composants électroniques. C’est une recherche des industriels, de la chimie, des fabricants de circuits imprimés et de l’électronique, etc.
Les alliages de brasage à base d’étain étaient régulièrement utilisés. Cet alliage à base d’étain était composé de plomb qui avait pour avantage de diminuer le point de fusion des matériaux. L’absence de plomb a eu pour conséquence d’augmenter la température de fonctionnement du processus de fabrication des cartes électroniques.
Des crèmes à braser ont donc été mises au point. L’objectif est donc le respect de la réglementation et la maîtrise des comportements métalliques.
Une étude de ces nouveaux alliages destinés à l’électronique
Les alliages de brasure à base d’étain ont donc été abandonnés pour un alliage à base d’étain-cuivre-argent. Si l’alliage étain-cuivre-argent fait l’unanimité, des contrôles réguliers sont faits pour la composition chimique et la température de fusion des alliages de brasage. De nouvelles conditions de fabrication de cartes électroniques ont également dû voir le jour.
Ces examens servent à deux choses :
- Identifier la présence de défauts comme les fissures ou la corrosion, par exemple.
- L’évaluation de la bonne tenue mécanique des éléments assemblés par brasage. Il s’agit de garantir la bonne tenue des joints brasés et des assemblages des éléments des produits.
La fusion d’un type de métal avec un autre apporte une qualité et une spécificité propres à l’alliage et spécifiques à chaque cas de figure.
La chimie, qui permet ce mélange des métaux, l’étude lors de l’utilisation d’un composant et à l’assemblage ont favorisé la création de toutes sortes d’alliages électroniques. Les industriels ont su s’adapter aux nouvelles réglementations et à l’interdiction du plomb.
