Un adieu définitif aux brasures au plomb

Des appareils électroniques qui ne recèlent plus de toxiques

30 juin 2006 | MARTINA PETER

Le brasage au plomb-étain était jusqu’il y a encore peu de temps une des techniques d’assemblage les plus importantes dans l’industrie électronique. Le 1er juillet 2006, une nouvelle loi interdisant l’utilisation du plomb en électronique entrera en vigueur dans l’UE. Les chercheurs de l’Empa ont aidé l’industrie à trouver des alliages de substitution et à adapter ses techniques de production à ces nouveaux alliages de brasage.

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Coupe d’une brasure vue sous le microscope

 

Les cartes de circuits imprimés des appareils électroniques de notre vie quotidienne, tels que les téléphones mobiles, contiennent des centaines de brasures. Jusqu’ici l’industrie utilisait des alliages plomb-étain pour le brasage des composants sur les cartes imprimées. A partir du 1er juillet 06, l’utilisation de ces alliages sera interdite avec l’entrée en vigueur de l’ordonnance UE «RoHS» (Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment). Cette ordonnance interdit l’usage de certaines substances nocives et polluantes dans le domaine de l’électronique. A côté du plomb, le cadmium, le mercure, le chrome hexavalent ainsi que les ignifugeants PBB et PBDE seront aussi interdits.Cette ordonnance sera aussi appliquée en Suisse où l’Ordonnance sur la réduction des risques liés aux produits chimiques (ORRChim) est entrée en vigueur de 1er août 2005.

Remplacer les matériaux toxiques

L’utilisation d’alliages de plomb-étain pose problème parce que le plomb est toxique, qu’il s’accumule dans les organismes le long de la chaîne alimentaire et qu’il n’est pas dégradable. C’est aussi pourquoi la nouvelle loi prescrit que «dans un matériau homogène, la teneur en plomb ne doit pas dépasser 0,1 % au maximum». Dans le projet Eurêka «Leadfree» financé par l’UE, l’Empa travaille sur les produits de substitution des alliages de brasage plomb-étain. Le cahier des charges émis par l’industrie demande que ces alliages de brasage soient fiables, possèdent un point de fusion aussi bas que possible et puissent être utilisés avec les technologies existantes; de plus ils ne doivent pas contenir de nouveau toxiques ou polluants et être bon marché. Parmi plus de 200 alliages possibles, les chercheuses et chercheurs de l’Empa, du Fraunhofer Institut ISIT à Itzehoe, la TU de Vienne et de nombreux partenaires de l’industrie européenne ont sélectionné finalement cinq alliages qui pourraient à l’avenir être utilisés pour le brasage en électronique.

Le savoir de l’Empa en matière de fiabilité

Les brasures ne doivent pas subir de défaillance prématurée car une seule brasure défectueuse peut rendre muet un téléphone mobile. Le passage des alliages de brasage au plomb aux alliages sans plomb recèle de nouvelles difficultés: les alliages de brasage de substitution possèdent des températures de fusion plus élevées et sont très agressif à l’état liquide vis-à-vis de nombreux métaux. Ceci peut conduire non seulement à l’endommagement des composants électronique mais aussi d’installations de production entières. Les nouvelles méthodes de brasage avec les alliages sans plomb – qui renferment aussi de l’étain – posent des exigences accrues à la production industrielle. C’est ici que l’Empa a pu et pourrait contribuer largement aux travaux de développement nécessaires. Par exemple en mettant à disposition son savoir sur la fiabilité des systèmes électroniques. C’est ainsi qu’elle a montré comment il est possible d’éviter les dommages dus à la surchauffe des composants et des brasures déjà au stade de l’étude du déroulement de la fabrication. Une thèse de doctorat effectuée à l’Empa a été consacrée à la modélisation du comportement à la déformation de l’alliage de brasage le plus populaire qu’est l’alliage étain-argent-cuivre (SnAg3.8Cu0.7).

Les composant sont-ils conformes aux nouvelles lois?

Dans la pratique, l’analyse de la quantité de substances polluantes et toxiques que renferment les composants isolés se révèle extrêmement difficile car très souvent même les composants les plus petits renferment de nombreux matériaux différents. Il n’est ainsi pas possible de déterminer sans analyse physico-chimique compliquée si un composant renferme plus, ou moins, de 0,1 % de plomb. Pour cela l’Empa dispose certes d’appareils à rayons X qui lui permettent d’analyser tous ces composants mais ces appareils sont toutefois trop chers pour l’industrie. Sur ce point le législateur devra encore fixer comment doit s’effectuer le contrôle du respect de ces nouvelles directives.

L’Empa va continuer à s’occuper au cours de ces prochaines années de la fiabilité et de l’analyse des technologies et des matériaux compatibles avec l’ordonnance RoHS, cela tout d’abord dans le cadre du projet Eurêka «Leadfree» et par la suite dans le 7e programme cadre de recherche de l’UE. Un des buts est de faciliter aux fabricants l’accès aux informations leur indiquant quels sont les composants électroniques compatibles avec l’ordonnance RoHS. Pour cela l’Empa va compléter et étendre encore les guides de compatibilité qu’elle publie à cet effet.

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