Brevet FR3087369A1 — publié le 20200424

ALLIAGE DE BRASURE ET UTILISATION D'UN TEL ALLIAGE DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR La présente invention concerne une composition d'alliage de brasure qui soit dépourvu de plomb. De manière connue, pour fabriquer ou connecter des composants électroniques entre eux ou à une carte électronique, il est connu d'utiliser un alliage de brasure comportant du plomb et étain, qui a un haut point de fusion d'environ 300°C. Un tel alliage de brasure, par exemple Pb92.5Sn5Ag2.5, permet de réaliser des assemblages multiples et rapides. En particulier, un tel alliage permet de fabriquer des composants ou des premiers circuits imprimés qui seront ensuite eux-mêmes assemblés avec un alliage sans plomb avec une température de refusion plus basse. Dans le domaine pétrolier, aéronautique, automobile ou autre, cet alliage ou les composants issus de cet alliage sont utilisés pour les applications à plus de 200°C On recherche donc un alliage ou un procédé ne refondant pas en-dessous de 230°C ou idéalement de 270°C et aussi fiable en termes de cyclages thermiques, de conductivité électrique et thermique et de résistance mécanique que l'alliage plombé. Un but de l'invention est donc de fournir un alliage de brasure dont la température de fusion est supérieure à 230°C, de préférence à 270°C avec une bonne fiabilité pour une utilisation dans une variété de procédés de soudage, tels que brasage à la vague, brasage par refusion, brasage au trempé, brasage de fil et brasage sélectif. PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION A cet effet, l'invention concerne un alliage de brasure sans plomb ayant une composition comprenant : 93%-98% en poids de bismuth (Bi), 1,5%-7% en poids d'argent (Ag) et 0,1%-0,6% en poids de nickel (Ni). Un tel alliage est avantageux étant donné qu'il possède une température de fusion comprise entre 250°C et 280°C. En outre, l'alliage possède de très bonnes propriétés mécaniques et de 35 mouillage. 2 De manière préférée, l'alliage comprend uniquement du bismuth (Bi), de l'argent (Ag) et du nickel (Ni). De préférence encore, l'alliage comprend 94%-96% en poids de bismuth (Bi), 3%-6% en poids 5 d'argent (Ag) et 0,2%-0,5% en poids de nickel (Ni). De manière préférée, l'alliage comprend 94%-96% en poids de bismuth (Bi). De préférence, l'alliage comprend 3%-6% en poids d'argent (Ag). 10 De préférence, l'alliage comprend 0,2%-0,5% en poids de nickel (Ni). Selon un aspect de l'invention, l'alliage comprend : 95%-97% en poids de bismuth (Bi), 15 3%-4% en poids d'argent (Ag), et 0,1%-0,3% en poids de nickel (Ni). De manière préférée, l'alliage est constitué de : 96% en poids de bismuth (Bi), 20 3,8% en poids d'argent (Ag) et de 0,2% en poids de nickel (Ni). Selon un aspect de l'invention, l'alliage comprend : 95%-97% en poids de bismuth (Bi), 25 3%-4% en poids d'argent (Ag), 0,4%-0,6% en poids de nickel (Ni). De manière préférée, l'alliage est constitué de 96% en poids de bismuth (Bi), 30 3,5% en poids d'argent (Ag) et de 0,5% en poids de nickel (Ni). Selon un aspect de l'invention, l'alliage comprend : 93%-95% en poids de bismuth (Bi), 5%-6% en poids d'argent (Ag) et 0,1-0,3% en poids de nickel (Ni). 3 De manière préférée, l'alliage est constitué de : 94% en poids de bismuth (Bi), 5,8% en poids d'argent (Ag) et de 5 0,2% en poids de nickel (Ni). Selon un aspect de l'invention, l'alliage comprend : 94%-96% en poids de bismuth (Bi), 4%-5% en poids d'argent (Ag), 10 0,4%-0,6% en poids de nickel (Ni). De manière préférée, l'alliage est constitué de 95% en poids de bismuth (Bi), 4,5% en poids d'argent (Ag) et de 15 0,5% en poids de nickel (Ni). L'invention concerne aussi un alliage composite pour brasure comprenant un alliage de brasure tel que présenté précédemment et 5%-25% en poids de particules d'argent ou de cuivre. De manière préférée, l'alliage composite pour brasure est constitué uniquement d'un alliage de 20 brasure et de particules d'argent ou de cuivre. Un tel alliage composite de brasure permet d'améliorer la conductivité thermique et électrique. De manière préférée, les particules d'argent ou de cuivre possèdent des dimensions comprises entre 1 et 30 micromètres. 25 L'invention concerne en outre l'utilisation d'un alliage tel que présenté précédemment pour souder un boîtier de composants électroniques et / ou un dispositif de montage en surface (SMD) à un substrat, l'alliage étant appliqué au moyen de soudage à la vague ou brasage sélectif. 30 L'invention concerne en outre l'utilisation d'un alliage tel que présenté précédemment pour souder un boîtier de composants électroniques et / ou un dispositif de montage en surface (SMD) à un substrat, l'alliage étant appliqué sous forme de pâte. L'invention concerne en outre l'utilisation d'un alliage tel que présenté précédemment pour un 35 procédé de refusion de composants électroniques. 4 DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE Il est proposé un alliage de brasure pour le brasage à la vague, pour le brasage sélectif et 5 notamment pour un procédé de brasage de composants électroniques par refusion. Un tel alliage peut également être utilisé pour la fabrication ou la connexion de composants électroniques, notamment, des semiconducteurs. Selon l'invention, il est proposé un alliage de brasure sans plomb ayant une composition 10 comprenant : 93%-98% en poids de bismuth (Bi), 1,5%-7% en poids d'argent (Ag) et 0,1%-0,6% en poids de nickel (Ni). 15 Un tel alliage de brasure présente un point de fusion qui se situe entre 260°C et 275°C et présente des très bonnes propriétés dans les domaines mécaniques, électrique et de mouillage. En outre, l'absence de plomb permet de respecter les nouvelles normes environnementales. Après une phase de test, quatre alliages de brasure particuliers ont été sélectionnés : 20 Bi96Ag3,8Ni0,2 - Bi96Ag3,5Ni0,5 Bi94Ag5,8Ni0,2 - Bi95Ag4,5Ni0,5. 25 Ces alliages de brasure possèdent des températures de fusion et des diagrammes de phase qui sont optimaux pour mettre en oeuvre un procédé de refusion. L'alliage Bi96Ag3,8Ni0,2 est constitué de : 96% en poids de bismuth (Bi), 30 3,8% en poids d'argent (Ag) et de 0,2% en poids de nickel (Ni). L'alliage Bi96Ag3,5Ni0,5 est constitué de 96% en poids de bismuth (Bi), 35 3,5% en poids d'argent (Ag) et de 0,5% en poids de nickel (Ni). 5 L'alliage Bi94Ag5,8Ni0,2 est constitué de : 94% en poids de bismuth (Bi), 5,8% en poids d'argent (Ag) et de 5 0,2% en poids de nickel (Ni). L'alliage Bi95Ag4,5Ni0,5 est constitué de 95% en poids de bismuth (Bi), 4,5% en poids d'argent (Ag) et de 10 0,5% en poids de nickel (Ni). Bien que l'utilisation en tant que pâte à braser soit particulièrement préférée, l'alliage peut être utilisé en soudage à la vague, brasage sélectif, brasage au trempé, en tant que partie de fil, pour le placement de CMS et pour des applications pâte-en-pâte. 15 De manière préférée, l'alliage est conditionné sous forme de barres, de préformes, de lingots, de poudre, de pâte à braser ou de crème à braser. De manière optionnelle, pour rendre une brasure plus conductrice thermiquement et 20 électriquement, afin de faciliter notamment la dissipation de chaleur au niveau de la jonction, il est proposé de mélanger à l'alliage selon l'invention avec des particules d'argent ou de cuivre ayant une dimension comprise entre 1 et 30 micromètres afin de former un alliage composite. De préférence, des particules d'argent ou de cuivre sont ajoutées à hauteur de 5 à 25% en poids du mélange. Ces particules d'argent REVENDICATIONS1. Alliage de brasure sans plomb ayant une composition comprenant : - 93%-98% en poids de bismuth (Bi), - 1,5%-7% en poids d'argent (Ag) et - 0,1%-0,6% en poids de nickel (Ni). 2. Alliage selon la revendication 1 comprenant uniquement du bismuth (Bi), de l'argent (Ag) et du nickel (Ni). 10 3. Alliage selon l'une des revendications 1 à 2 comprenant 94%-96% en poids de bismuth (Bi). 4. Alliage selon l'une des revendications 1 à 3 comprenant 3%-6% en poids d'argent g) 15 5. Alliage selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant 0,2-0,5% en poids de nickel (Ni). 6. Alliage selon les revendications 3 à 5 comprenant : 20 - 94%-96% en poids de bismuth (Bi), - 3%-6% en poids d'argent (Ag) et e 0,2%-0,5% en poids de nickel (Ni). 7. Alliage selon l'une des revendications 1 à 6 comprenant : 25 - 95%-97% en poids de bismuth (Bi), * 3%-4% en poids d'argent (Ag), * 0,1%-0,3% en poids de nickel (Ni). 8. Alliage selon la revendication 7 constitué de : 30 * 96% en poids de bismuth (Bi), - 3,8% en poids d'argent (Ag), - 0,2% en poids de nickel (Ni). 9. Alliage selon l'une des revendications 1 à 2 comprenant : 35 - 95%-97% en poids de bismuth (Bi), - 3%-4% en poids d'argent (Ag), 0;4-0,6% en poids de nickel (Ni). 10. Alliage selon la revendication 9 constitué de - 96% en poids de bismuth (Bi), - 3;5% en poids d'argent (Ag), - 0,5% en poids de nickel (Ni). 11. Alliage selon l'une des revendications 1 à 2 comprenant : - 93%-95% en poids de bismuth (Bi), - 5%-6% en poids d'argent (Ag), - 0.1%-0,3% en poids de nickel (Ni). 12. Alliage selon la revendication 11 constitué de : - 94% en poids de bismuth (Bi), - 5;8% en poids d'argent (Ag), - 0,2% en poids de nickel (Ni). 13. Alliage selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant : - 94%-96% en poids de bismuth (Bi), - 4%-5% en poids d'argent (Ag), - 0,4%-0,6% en poids de nickel (Ni). 14. Alliage selon la revendication 13 constitué - 95% en poids de bismuth (Bi), - 4,5% en poids d'argent (Ag), - 0,5°/0 en poids de nickel (Ni). 15. Alliage composite pour brasure comprenant - un alliage de brasure selon l'une des revendications 1 à 14 et - 5%-25% en poids de particules d'argent ou de cuivre. 16. Alliage composite pour brasure selon la revendication 15 dans lequel les particules d'argent ou de cuivre possèdent des dimensions comprises entre 1 et 30 micromètres. 17. Utilisation d'un alliage selon l'une des revendications 1 à 14 pour un procédé de refusion de composants électroniques. 8 18_ Utilisation d'un alliage selon l'une des revendications I à 14 pour souder un bottier de composants électroniques et / ou un dispositif de montage en surface (SMD) à un substrat, l'alliage étant appliqué sous forme de pâte.