Brasage sans plomb  [ Retour vers  Composants et Produits Electroniques  ]

Pourquoi interdire le plomb ?

Législation :

• Réduction du plomb
• Fin de son utilisation

Avantages marketing : 

• Différenciation - avance sur la concurrence
• Intérêt des consommateurs pour l'écologie

Avantage technique : 

• Les joints supportent des températures plus élevées
• Certains alliages présentent une meilleure fiabilité

Le problème du brasage sans plomb est complexe. De nombreux aspects entrent en jeu : la toxicité, la disponibilité, le prix, la distribution mondiale, la capacité d'humectage, la fiabilité, etc ... D'importants efforts ont été déployés en vue de trouver un remplaçant au Sn/Pb 63/37, non seulement en raison de sa teneur en plomb (la plupart des spécialistes conviennent que le danger représenté par le plomb dans le métal d'apport du brasage est plutôt limité) mais parce qu'il existe un besoin général concernant un "meilleur" métal d'apport. Cependant, jusqu'à présent, personne n'a semblé capable de trouver l'association idéale qui pourrait remplacer (en tant qu'apport) le métal d'apport d'il y a 5000 ans.

Les rares choix éventuels (étain plus cuivre, étain plus argent, étain plus cuivre et argent, etc ...) requièrent tous des températures de traitement supérieures et peuvent donc ne pas forcément fonctionner sans un bon inertage. L'augmentation de la teneur en étain du métal d'apport le rend non seulement plus coûteux (le plomb est bon marché !) mais accentue sa tendance à l'oxydation, à l'encrassage et à réagir avec d'autres métaux. Bien que la plus forte teneur en étain amènerait à penser que l'humectage pourrait s'en trouver amélioré, ceci est généralement faux. C'est seulement avec de l'azote que l'on parvient généralement à une qualité d'humectage semblable à celle obtenue avec une composition plomb / étain eutectique.

La question de l'inertage devient de plus en pluscritique alors que d'autres métaux d'apport sont envisagés : l'iridium, le zinc, le bismuth et l'antimoine sont quelques exemples d'éléments qui pourront entrer dans la composition de nos métaux d'apport à l'avenir. La plupart de ces métaux d'apport démontrent de très mauvaises propriétés d'humectage dans l'air et certains sont même marginaux dans l'azote.

 

L'utilisation d'azote pour rendre une atmosphère inerte durant le brasage d'alliages de Sn / Pb classiques est désormais une pratique généralement admise dans l'assemblage électronique. Les utilisateurs semblent ne pas douter du fait que l'azote « améliore » le processus. Cependant, sa rentabilité et sa nécessité technique sont très souvent remises en question. L'une des raisons en est que les avantages de l'azote sont difficiles à évaluer du fait qu'ils sont souvent particuliers à un processus et dépendants de la fiabilité.

L'introduction du débat relatif à l'interdiction du plomb a intensifié le besoin d'informations précises et spécifiques à ce sujet. Les premiers rapports et données publiés sur la question sont tous parvenus à la même conclusion : le brasage à l'azote sans plomb est fortement recommandé. Le besoin d'une atmosphère contrôlée dans le brasage sans plomb est encore plus important qu'avec les alliages de Sn/Pb traditionnels. Comme M. Bill Trumble de Nortel Networks l'exprime dans un article présenté (SMTI - San Jose CA) : « L'équipement TMS standard peut être utilisé pour traiter sans plomb. La seule et unique condition est la présence d'une atmosphère d'azote inerte lors du brasage ». Le fait de contrôler le niveau d'oxygène dans l'atmosphère améliore la mouillabilité, l'apparence du joint de brasage et affecte le niveau de résidus de carte. Un meilleur humectage pourrait même permettre aux températures de traitement sans plomb d'être proches des températures de refusion les plus extrêmes à l'heure actuelle, dans la mesure où la demande thermique du produit n'est pas une question d'importance. Cet aspect pourrait éliminer totalement les problèmes de choc thermique subis par les composants.

Problème sans plomb N2 impact & solution

• Excès de crasse dans le brasage tendre à la vague
• Diminution de la crasse d'au moins 80 %
• Le coût de l'alliage et de la crasse est de 2-3 Sn/Pb
• Moins de crasse signifie des économies plus importantes
• Humectage réduit
• Réduction de l'oxydation, augmentation de l'humectage
• Intervalle de traitement diminué
• L'humectage supplémentaire supprime les variations de procédé 
• Brunissage du fondant
• N2 limite l'oxydation et la "cuisson" du fondant
• Nettoyage 
• N2 évite la "cuisson" du décapant et rend le nettoyage beaucoup plus facile 
• Choc thermique et grenaillage 
• N2 favorise l'assèchement des CMS
• Nécessité de cuire tous les CMS 
• N2 maintient les CMS au sec et élimine la nécessité de les cuire
• Problèmes sans plomb et solutions au N2

En dépit de ces découvertes, un processus à l'azote ne devrait cependant pas être adopté sans en comprendre tous les avantages et les limites. Au vu de l'accroissement continu de la pression visant à la réduction des coûts dans le secteur, la décision finale d'utiliser l'azote doit être fondée sur une analyse de rentabilité bien fondée, allant au-delà du coût unitaire de l'azote en lui-même. A cet égard, il est recommandé de procéder à des essais, et ce même pour un processus sans plomb. L'azote représente inévitablement un ajout de coût au processus, mais ses avantages globaux devraient normalement l'emporter sur la dépense supplémentaire et convaincre un éventuel utilisateur de l'adopter.