Barbe

En cristallographie, la barbe est une formation de filaments à partir de certains matériaux métalliques. L'origine du phénomène est méconnue mais ses conséquences peuvent avoir des impacts sur les dispositifs électroniques.

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Électronique - Cristallographie

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Définitions :

barbes - Retombées de métal le long du sillon produit par la pointe sèche sur le cuivre. C'est l'encrage de ces barbes qui donne à la pointe... (source : asdouriangernez)

En cristallographie, la barbe (traduit de l'anglais whisker^[1]) est une formation de filaments à partir de certains matériaux métalliques (étain, zinc, cadmium, indium, antimoine). L'origine du phénomène est méconnue mais ses conséquences peuvent avoir des impacts sur les dispositifs électroniques.

Ce phénomène ne doit pas être confondu avec la formation de dendrites, qui restent en surface d'un matériau (axe X - Y) alors que la barbe forme des filaments qui se développent en dehors de la surface (axe Z) ^[2].

Origine et formation

Le mécanisme de formation semble non compris par les scientifiques malgré plusieurs années d'étude. Certaines théories avancent un mécanisme de stress du matériau («compressive» stress), d'autres parlent de processus de recristallisation affectant la structure du métal.

Certains facteurs déclenchants et propriétés ont néanmoins pu être observées^[2] :

le stress mécanique ou chimique, rayures, la diffusion de matériaux divers, la dilatation thermique augmentent le risque de formation
la dissolution du métal ou la présence de champs électromagnétiques ne semble pas avoir d'impact, contrairement aux dendrites.
la forme des filaments peut être droite, courbée, en fourche
les données techniques fluctuent énormément suivant les expérimentations : l'incubation fluctue de quelques jours à plusieurs années, la pousse fluctue de 0.03 à 9mm par an, la longueur peut atteindre 10 mm, le diamètre fluctue de quelques µm à 10 µm.
les facteurs environnementaux sont particulièrement controversés quant à leur influence sur la pousse : température, pression, humidité, cycles thermiques, champs électriques.

Barbes d'étain ou de zinc en électronique

Les barbes d'étain sont prises au sérieux dans certains domaines tels que le spatial ou le militaire, où l'électronique doit avoir un certain niveau de fiabilité. Ces formations cristallographiques peuvent en effet créer des court-circuits ou initier la formation d'arcs électriques de forte puissance. Ces phénomènes se sont déjà produits dans certains satellites de télécommunications ou militaires, des pacemakers, des centrales nucléaires ou des serveurs informatiques^[3]. La formation de barbes d'étain est accentuée par la directive RoHS qui supprime le plomb des composants électroniques : l'étain ou le zinc purs semblent nettement plus enclins à la formation de barbes^[2]

Galerie photo


Barbe d'étain sur une patte d'oscillateur (NASA)	Barbe d'étain/plomb sur un die (NASA)

Notes

Voir aussi

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