peste blanche

La peste blanche est le composé intermétallique cassant Au₅Al₂ qui se forme lorsque l'or et l'aluminium sont chauffés en contact direct. Elle apparaît comme un dépôt cristallin blanc ou gris à l'interface entre les deux métaux, typiquement au niveau des jonctions électriques, des joints de soudure ou des liaisons filaires dans les circuits intégrés. Le composé est électriquement isolant et mécaniquement faible, ce qui en fait un mécanisme de défaillance plutôt qu'une phase souhaitable.

La réaction se produit parce que l'or et l'aluminium forment un diagramme de phase favorable à des températures élevées. Les cycles thermiques, l'échauffement résistif au niveau de mauvais contacts, ou même les températures de fonctionnement normales dans des géométries confinées peuvent entraîner une diffusion entre les deux métaux. Dans les circuits intégrés hybrides et les hybrides à couche épaisse, la formation de Au₅Al₂ est particulièrement courante là où des fils de liaison en or ou un placage en or rencontrent des pastilles, des cadres de connexion ou des pistes en aluminium. Le composé se développe aux dépens des deux métaux parents, consommant de la matière et créant des vides qui affaiblissent mécaniquement le joint.

Le nom dérive de l'apparence du dépôt et de son caractère destructeur. Une peste suggère à la fois la décoloration blanche et la propagation contagieuse de la défaillance à travers les composants affectés. Une fois initiée à une jonction, le stress thermique et un chauffage supplémentaire peuvent accélérer la croissance intermétallique, entraînant des circuits ouverts et la défaillance du dispositif. Ceci est particulièrement problématique dans l'électronique de puissance et les applications à haute fiabilité où les excursions thermiques sont courantes.

Atténuation et pratique industrielle

Les concepteurs et les fabricants évitent la peste blanche grâce à des couches barrières, la sélection des matériaux et la gestion thermique. Une fine barrière de nickel ou de palladium entre l'or et l'aluminium empêche le contact direct et la diffusion. Alternativement, l'utilisation de fils d'or liés à des pastilles de cuivre plaquées or au lieu d'aluminium réduit entièrement le risque, bien qu'à un coût plus élevé. Les températures de fonctionnement et les limites de cycles thermiques sont spécifiées pour maintenir les températures de jonction en dessous du régime où la diffusion devient significative.

La peste blanche reste une préoccupation persistante dans les systèmes hérités et la production en grand volume sensible aux coûts où le placage d'or est appliqué sur des substrats en aluminium. L'assemblage moderne des hybrides et des circuits intégrés tend à utiliser des combinaisons or-cuivre ou or-nickel pour contourner le problème. Comprendre le mécanisme est essentiel pour l'analyse des défaillances: un dépôt blanc à une jonction Au-Al défaillante est diagnostique, non cosmétique.