Passer de basages à forte teneur en plomb à un AuSn eutectique

Deux catégories de brasage sont disponibles lorsque l’environnement de fonctionnement d’un appareil dépasse 125°C en fonctionnement continu ou en test de durée de vie accélérée par cycle thermique. Ces catégories sont celles qui se composent principalement de plomb et celles à base d’or. Du fait de l’effort du secteur de l’électronique pour eliminer le plomb, de nombreux fabricants qui utilisaient traditionnellement les brasages au plomb avancent avec prudence, se tournant maintenant vers les brasage à base d'or, principalement l’Indalloy 182 (80Au20Sn).

Le problème le plus courant au sujet de ce passage concerne la force du AuSn qui est bien plus élevée que les brasages au plomb. La mesure dans laquelle cela doit être considéré comme un problème doit cependant être défini dans le cadre de l’application.

Par exemple, examinons cette étude de cas :

L’indalloy 159 (90Pb10Sn) a été utilisé dans un appareil pendant des années pour faire adhérer des capteurs haute température à une sonde de calibrage qui fait des cycles lents en fonctionnement de 350K (~75°C) à 500K (~225°C). Le brasage soude un Kovar™ plaqué nickel et or, ou du platine ou du plomb au nickel plaqué platine sur de l'étain cuivre plomb. La soudure de brasage ne doit pas être mise sous tension ni subir de choc.

En tenant compte des options de brasage haute température de ce scénario, le AuSn sera mécaniquement préféré.

Pourquoi ?

Hé bien, les brasages mous supportant de l’étain laisseront échapper de l’or des métallisations en or pendant le brasage, créant une couche intermétallique Au-Sn friable dans la soudure de brasage. Plus il y a d’or, plus il en est consommé et plus la couche intermétallique est épaisse. La nature friable de cette couche, qui se situe très près de la couche de brasage PbSn relativement molle, crée des tensions différentielles qui encourage la propagation des craquelures lors du cycle thermique.

AuSn n’avait pas été envisagé auparavant car les ingénieurs connaissaient sa dureté et, étant donnés les échecs du à des craquelures décrits après avoir utilisé un brasage plus mou, ils n’ont pas prévu d’amélioration. Ce fut une agréable surprise agréable pour eux de constater que le passage à un brasage sans plomb ne se ferait pas au sacrifice de la qualité de leur appareil. AuSn est un alliage friable mais, contrairement à la description ci-dessus, aucune tension différentielle n’est impliquée.

Remarque : Les brasages à l’or eutectique sont utilisés depuis de nombreuses années pour braser les couvercles au Kovar™ plaqué nickel sur des enrobages en céramique de fiabilité élevée et ont un bon passé de résistance à l’usure.

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