Fiabilité des assemblages sans plomb en environnement sévère

• Auteur / Autrice : Matthieu Berthou
• Direction : Hélène Fremont, Alexandrine Guédon-Gracia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 21/09/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Bonnaud, Geneviève Duchamp, Pascal Retaillaud, Catherine Jephos-Davennel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : René Le Gall, Abdellah Tougui

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fiabilité

Joints brasés

Mots clés libres

Fiabilité

Joints brasés

Environnement sévère

Thermique

Thermo-mécanique

Vibrations

Microstructure

Fissure

Assemblage

Sac

Sans plomb

Rohs

Reliability

Solder joint

Harsh environment

Thermal

Thermo-mechanical

Vibrations

Microstructure

Crack

Assembly

Sac

Pb-free

Rohs

Résumé

Le mémoire porte sur l’étude de la fiabilité des assemblages utilisant des alliages de brasure sans-plomb en environnement sévère pour des applications électroniques. Une méthode de préparation métallographique fiable et reproductible en vue de l’analyse microstructurale est présentée. L'effet du vieillissement thermique statique sur l’évolution microstructurale de billes de brasure en SAC, la tenue à la fatigue mécanique des assemblages brasés et l'étude de l'endommagement thermomécanique sont développés. Le seul effet notable constaté après vieillissement thermique est l'augmentation des épaisseurs des intermétalliques de contact. A la suite de sollicitations mécaniques, les ruptures sont plus souvent observées dans les pistes que dans les brasures, et ne permettent pas d'incriminer des éléments de la microstructure brasée comme facteurs déterminant de propagation des fissures. Les sollicitations thermomécaniques conduisent à une recristallisation, et les fissures se propagent alors le long des joints de grains recristallisés.

The thesis focuses on the study of the reliability of assemblies using Pb-free alloys under' harsh environment for electronic applications. A method for preparing metallographic reliable and reproducible for the microstructural analysis is presented. The effect of thermal aging on the static microstructural evolution of solder balls in SAC, the resistance to mechanical fatigue of solder joints and the study of thermomechanical damage are developed. The only significant effect observed after thermal aging is the increase in thickness of the intermetallic contact. Following mechanical, ruptures are most often seen in the copper tracks of the assembly, and do not blame the solder microstructure elements as determinants of crack propagation. The thermomechanical stresses lead to recrystallization, and then cracks propagate along the grain boundaries of recrystallized.