Les gens,
Dans notre dernier billetj'ai expliqué que, contrairement à la croyance populaire, les composés intermétalliques (IMC) formés lors des processus de brasage ne sont pas nécessairement fragiles. J'ai passé en revue certains documents indiquant que les modes de défaillance se situent généralement aux interfaces entre les IMC eux-mêmes, les IMC et le cuivre ou la brasure, et souvent dans la brasure elle-même. Le point de vue selon lequel la croissance des IMC n'affecte pas de manière significative la fiabilité est également étayé par les travaux réalisés par Lee, et al. La figure 1, tirée de l'article de Lee, montre que le vieillissement pendant 250 heures à 150°C n'affecte pas de manière significative la durée de vie caractéristique dans les essais de cycle thermique.
Figure 1. Un vieillissement allant jusqu'à 250 heures à 150°C n'a pas eu d'incidence significative sur la durée de vie caractéristique lors des essais de cycle thermique effectués dans l'article de Lee cité en référence.
Cependant, il serait prudent de minimiser l'épaisseur des IMC. Cela soulève donc la question suivante : à quelle vitesse les IMC se développent-ils à une température donnée ? Les travaux réalisés par Siewert et al[i] apportent la réponse. Dans cet article, Siewert a étayé des travaux antérieurs selon lesquels l'épaisseur des IMC croît comme X=(kt)0,5 et aajouté de nouvelles données pour étayer la modélisation à l'aide de cette équation. Dans cette équation, X est la distance de croissance de l'IMC, k est une constante dépendant de la température et t est le temps. On pourrait s'attendre à ce que X dépende fortement de la température (T) et c'est le cas. En utilisant les données de l'article de Siewert, j'ai pu générer des valeurs de k en fonction de T et les tracer dans un diagramme d'Arrhenius. Voir la figure 2.
Figure 2. Graphique d'Arrhenius pour k.
J'ai ensuite utilisé la figure 2 pour obtenir une valeur de k à 70°C et j'ai tracé la croissance IMC X en microns en fonction du temps en heures. Le résultat est présenté à la figure 3.
Figure 3. Croissance de l'IMC en fonction du temps à 70°C.
Il est à noter qu'il faut environ 40 ans pour obtenir un peu plus de 10 microns de croissance. La figure 4 montre les résultats de la croissance de l'IMC à 200°C. Dans ce cas, 100 heures seulement sont nécessaires pour obtenir une croissance d'environ 10 microns. Le passage de 70 à 200°C produit donc un facteur d'accélération de plus de 30 000 dans le taux de croissance IMC effectif jusqu'à 10 microns.
Figure 4. Croissance de l'IMC en fonction du temps à 200°C.
Il s'agit de calculs théoriques effectués à partir de données recueillies à différentes températures. Voyons si ces formules fonctionnent dans la réalité. Dans un autre document [ii]de Ma, et al. son équipe a fait vieillir des joints de soudure à 125°C pendant 120 heures. Les équations utilisées ci-dessus prévoient une croissance IMC de 2,2 microns dans ces conditions. La figure 5 montre une croissance d'environ 2 microns, ce qui correspond à l'estimation des calculs.
Figure 5. Images tirées de l'article de Ma sur la croissance de l'IMC à 125°C pendant 120 heures.
Ainsi, bien que les IMC ne soient pas si fragiles, il est judicieux de limiter leur croissance. Ainsi, il est judicieux de limiter l'exposition au vieillissement à très haute température, mais il est certainement conseillé de minimiser les reprises de soudure, car la soudure en fusion permet une croissance très rapide des IMC.
Santé,
Dr. Ron
