whisker

Une moustache est un filament métallique fin, semblable à un cheveu, qui pousse spontanément à partir d'une surface, s'étendant généralement de quelques micromètres à plusieurs millimètres de long. Ces formations apparaissent le plus souvent sur les revêtements d'étain, de zinc, de cadmium et de plomb, bien qu'elles puissent apparaître sur d'autres métaux dans les bonnes conditions. Elles se forment par des mécanismes de relaxation des contraintes au sein du placage ou du revêtement, entraînés par des forces de compression dans la couche de dépôt cherchant à atteindre un état d'énergie plus faible.

Les moustaches constituent un grave risque pour la fiabilité des équipements électroniques et de précision. Une seule moustache reliant des contacts électriques adjacents peut provoquer un court-circuit, entraînant une défaillance des composants ou un dysfonctionnement du système. Ce problème est devenu particulièrement aigu dans l'industrie électronique après que les réglementations sur la soudure sans plomb ont éliminé le plomb des finitions en étain, car les moustaches d'étain pur poussent plus facilement que les alliages étain-plomb. La formation de moustaches n'est pas prévisible et peut survenir des mois ou des années après la fabrication, ce qui les rend particulièrement dangereuses dans les applications critiques.

Formation et variables

La croissance des moustaches s'accélère sous l'effet du stress mécanique, des cycles thermiques, de l'humidité et de la polarisation électrique. Une couche plaquée soumise à une contrainte de compression extrudera progressivement de la matière pour soulager cette contrainte, et les moustaches représentent un mécanisme de soulagement. Les fluctuations de température entre -40 et 85 degrés Celsius peuvent déclencher des cycles de croissance. L'épaisseur, la pureté et la structure cristalline du revêtement influencent toutes la susceptibilité; les revêtements de moins de 25 micromètres sont souvent moins sujets à la formation de moustaches que les dépôts plus épais.

Les stratégies d'atténuation comprennent l'utilisation de revêtements barrières sur l'étain (tels que des couches intermédiaires de nickel ou de cuivre), l'application de revêtements conformes pour isoler les contacts, la sélection de finitions résistantes aux moustaches comme les alliages étain-plomb lorsque les réglementations le permettent, ou la conception de circuits avec un espacement suffisant entre les conducteurs pour éviter les ponts électriques. Certains fabricants soulagent les pièces plaquées par chauffage ou vibration pour encourager la croissance précoce des moustaches et permettre l'inspection avant l'assemblage.

Le terme « moustache » est entré dans le vocabulaire métallurgique au milieu du 20e siècle, emprunté à la ressemblance visuelle avec les poils fins du visage. Aujourd'hui, il apparaît dans les normes industrielles, y compris l'IPC-A-610 pour l'assemblage électronique et diverses spécifications militaires régissant la qualité des revêtements. Comprendre le comportement des moustaches reste essentiel pour quiconque spécifie des finitions, conçoit des tracés de circuits ou qualifie des composants pour des applications sensibles à la fiabilité.