Les moustaches d'étain
Introduction
Les « moustaches d’étain ». Ces filaments de félins ont mis hors service des satellites et désactivé une centrale nucléaire. Mais en avez-vous déjà entendu parler ?
Ces minuscules filaments en forme d’aiguilles surgissent et s’extrudent des surfaces métalliques, pouvant créer des courts-circuits s’ils atteignent d’autres composants proches (et ainsi potentiellement désactiver ou dégrader les circuits).
Causes :
Le phénomène n’est pas encore bien compris par la science, mais on sait que certaines conditions favorisent leur croissance :
- Les croissances sont plus fréquentes dans l’étain, mais peuvent également se produire avec d’autres types de métaux ;
- L’ajout de plomb à l’alliage métallique réduit leur prévalence ; par conséquent, les moustaches d’étain sont moins courantes dans les soudures au plomb que dans les soudures sans plomb. Pour cette raison, certaines industries à haute fiabilité (comme l’exploration spatiale, l’aviation et la médecine) sont exemptées de la directive RoHS interdisant le plomb dans les soudures ;
- Les grandes altitudes et le stress mécanique compressif sont également des facteurs contribuant à ce phénomène.
Problèmes :
Les moustaches d’étain ont un diamètre allant de 0,006 µm à 10 µm (généralement ~1 µm, soit 50 fois plus fin qu’un cheveu humain moyen) et peuvent atteindre jusqu’à 10 mm de longueur (généralement 1 mm). Elles poussent depuis leur base (et non depuis la pointe) et, comme elles sont plus fréquentes lorsque le métal source est soumis à un stress compressif, elles semblent être une forme d’extrusion. Leur taux de croissance peut atteindre jusqu’à 1 mm par an.
Moustaches de sulfure d'argent
En plus de croître directement entre les contacts et de provoquer un court-circuit, les moustaches peuvent aussi se détacher et même devenir aériennes, se déposant sur les circuits et provoquant ainsi un court-circuit. Cela a déjà été observé dans des salles de serveurs, où les moustaches peuvent se former sous des carreaux de sol surélevé plaqués de zinc, puis devenir aériennes lorsqu’une personne entre dans la pièce et marche sur le sol.
Moustaches de zinc sur l'acier galvanisé
Bien que les moustaches elles-mêmes ne conduisent généralement pas plus de 50 mA avant de se fusionner et de se rompre, elles peuvent, dans certaines conditions, initier un arc de vapeur métallique (plasma) qui peut conduire des centaines d’ampères et être extrêmement destructeur.
Dans les circuits haute fréquence (au-dessus de 6 GHz), les moustaches peuvent également agir comme des antennes miniatures, affectant l’impédance des circuits et provoquant des réflexions.
Atténuation :
Dans le passé, le plomb était utilisé pour limiter la croissance des moustaches, mais cela n’est plus autorisé dans de nombreuses situations en raison de la législation visant à réduire la quantité de plomb entrant dans les décharges. D’autres stratégies d’atténuation incluent le revêtement conforme et même le décapage des revêtements d’étain pur des composants pour les replaquer avec du nickel. Les composants peuvent être placés plus éloignés les uns des autres (PCB moins dense) pour réduire la probabilité qu’une moustache atteigne un autre composant. Il est également recommandé de réduire le stress mécanique exercé sur les PCB.
Résumé :
Bien que les moustaches d’étain ne soient peut-être pas une préoccupation majeure pour de nombreux ingénieurs, elles peuvent être un facteur important à prendre en compte dans le processus de conception et de fabrication des industries à haute fiabilité. Cela est particulièrement vrai si la carte est destinée à une utilisation à long terme ou si les conditions environnementales sont incertaines.
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Traduction française
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