Entretien complet | Technologie de placage LITESURF avec Mme Erika Crandall (anglais)

Que sont les trichites métalliques et qu’indiquent-elles ?

Les trichites métalliques sont des éruptions filamenteuses cristallines qui peuvent se développer à partir de divers films métalliques. Leur croissance est souvent considérée comme spontanée, mais en réalité, elle est due à la contrainte.  La contrainte peut provenir d’une source interne dans le film ou d’une source externe, comme une flexion du film, des rayures sur la surface, etc.

Quand la contrainte augmente dans le film, des trichites se forment sur la surface pour réduire la contrainte à l’intérieur.  Les trichites naissent toujours de leur racine, et non de leur extrémité, un peu comme les cheveux.  En fait, leur forme est très similaire aux cheveux, car elles sont extrêmement fines et longues (jusqu’à quelques millimètres).  Cependant, elles sont plus petites qu’un cheveu, ce qui les rend pratiquement invisibles à l’œil nu.

Ce sont des excroissances métalliques et elles sont donc électriquement conductrices.  Voilà la menace qui pèse sur nos systèmes électroniques.  Ces trichites peuvent devenir suffisamment longues pour se ramifier d’un contact électrique à l’autre, entraînant une défaillance électrique, sous forme d’un court-circuit.  Tous les métaux n’ont pas cette tendance à la trichite. Ainsi, parmi les matériaux bien connus pour leurs risques de trichites, on trouve le cadmium, le zinc et, dans notre cas, l’étain.

Les applications de broches Press-fit en sont un exemple clé.  Ici, nous avons une broche étamée qui est enfoncée dans un trou traversant sur un circuit imprimé dont le diamètre est inférieur au sien. Il est clair que la contrainte qui favorise la croissance des trichites ici est la contrainte externe issue du trou traversant de la broche plaquée.  Toutes les applications de broches Press-fit ne présentent pas le même risque de trichites.  Par exemple, supposons qu’une trichite s’est formée entre deux contacts voisins.

Si la tension aux bornes de cette trichite est suffisamment élevée, le courant qui circule dans la trichite peut être assez important pour désintégrer la trichite et résoudre immédiatement le problème.

Pour les applications électriques ou numériques, les trichites ne sont pas préoccupantes.  Toutefois, pour les applications de signaux ou analogiques, la formation de trichites est une menace plus importante.

Pourquoi les trichites métalliques sont-elles un risque pour les constructeurs automobiles ?

Pourquoi sont-elles un problème aujourd’hui alors qu’elles existent depuis les années 1940 ?  Avec l’utilisation du plomb dans les finitions étain-plomb, la croissance des trichites d’étain a été atténuée, et ce sujet a été oublié pendant de nombreuses années.  Il y a un peu plus de dix ans, le plomb a été interdit et son utilisation restreinte, ce qui a entraîné l’utilisation de films d’étain pur, et c’est à ce moment-là que la formation de trichites est devenue un problème majeur. Sachant que les applications de broches Press-fit ne vont cesser d’augmenter dans nos systèmes électroniques en raison de la grande fiabilité de leur connexion et des tendances croissantes à la miniaturisation (pour économiser place et poids), cela devient une préoccupation pour tous les systèmes électroniques.  Notamment dans le secteur automobile.  Des centaines de broches sont présentes dans tous les véhicules produits aujourd’hui.

Et cela ne fera qu’augmenter, plus nous mettons des accessoires de haute fonctionnalité dans nos voitures. Comme les voitures électriques remplacent lentement et continuellement nos voitures motorisées, cela va devenir un problème encore plus important.

Sans oublier que le transport automobile est le moyen de transport le plus utilisé pour les passagers aujourd’hui, ce qui rend la fiabilité de ces systèmes extrêmement importante au point où les fabricants ne peuvent vraiment pas se permettre le risque de défaillances dues aux trichites.

Que doivent faire les constructeurs automobiles pour éviter les trichites ?

Les constructeurs automobiles doivent trouver une nouvelle solution de placage éliminant le risque de trichites.  L’étain étant un grand facteur de trichites, il est probablement préférable d’éviter de l’utiliser le plus possible, mais ce n’est pas si facile à faire.

Les matériaux de remplacement doivent être durables, non toxiques et respectueux de l’environnement.

Qu’est-ce que le placage LITESURF et comment résout-il le problème des trichites d’étain ?

Le placage LITESURF de TE Connectivity est un revêtement à base de bismuth qui est non toxique et sans danger.  Il a été conçu pour remplacer facilement l’étain dans toute ligne de placage.  Cela offre plusieurs avantages contre l’apparition de trichites.

Tout d’abord, nous avons maintenant un film de bismuth, qui remplace un film d’étain. Il n’y a donc plus d’étain.  Plus d’étain, plus de trichites d’étain.  Deuxièmement, le bismuth génère moins de trichites que l’étain.  Et troisièmement, la conductivité du bismuth est un dixième de celle de l’étain.  N’oubliez pas que les trichites sont une menace pour nos systèmes électroniques parce qu’elles sont électriquement conductrices.  Le fait que la conductivité du bismuth soit dix fois moins élevée que celle de l’étain signifie que même si une trichite de bismuth se développait, elle serait moins grave ou menaçante que celle d’étain.  

Le placage LITESURF a été déposé et testé sur des broches Press-fit de signal où il s’est avéré réduire le risque de trichites de plus de 1 600 fois par rapport à l’étain.  C’est une solution très prometteuse pour l’avenir, à la fois pour les applications de broches Press-fit et pour la fiabilité du secteur automobile.