Le flux est essentiel à la réussite du brasage. Il élimine les oxydes, favorise le mouillage et permet d'obtenir des joints de soudure fiables. Mais que se passe-t-il une fois le fer retiré ? Pour de nombreux ingénieurs, la réponse est : pas grand-chose. L'assemblage passe l'inspection visuelle, les joints de soudure semblent propres et la carte poursuit son traitement. Ce qui est souvent négligé, ce sont les résidus de flux et leur comportement en présence d'humidité au fil des semaines, des mois, voire des années d'utilisation.
Une étude publiée dans Scientific Reports en 2025 apporte des preuves parmi les plus détaillées à ce jour des phénomènes se produisant à la surface des cartes de circuits imprimés après brasage par refusion. Cette étude, utilisant la caractérisation électrochimique, la microscopie électronique et l'imagerie par rayons X sur des assemblages de test exposés à des climats extrêmes, a révélé que la morphologie du flux, la géométrie des composants et l'humidité interagissent de manière à créer un risque significatif pour la fiabilité, même avec des procédés de brasage a priori sans nettoyage.¹ Ces résultats confirment un message qui se répand depuis des années au sein de la communauté des normes IPC : la gestion des résidus de flux n'est ni optionnelle, ni automatique.
Pourquoi tous les résidus de flux comportent des risques
Le terme « sans nettoyage » est techniquement exact, mais trompeur en pratique. Les flux sans nettoyage sont formulés pour laisser des résidus non conducteurs et non corrosifs dans des conditions normales. Or, ces « conditions normales » correspondent rarement à la durée de vie complète d'un assemblage électronique.
Tous les résidus de flux sont hygroscopiques à des degrés divers. Ils attirent et absorbent l'humidité ambiante à des niveaux d'humidité déterminés par l'humidité relative critique (HRC) des composants ioniques du résidu. En présence d'humidité, des résidus initialement inertes deviennent électriquement actifs. Des recherches analysant de vastes ensembles de données sur la propreté et la résistance à la corrosion des cartes de circuits imprimés (PCBA) ont démontré que la chimie de l'activateur, et plus précisément la fraction ionique du système de flux, est le facteur prédominant déterminant le seuil d'humidité pour un assemblage donné.² Il a été constaté que les flux sans nettoyage à base de colophane, qui contiennent des concentrations plus élevées d'acides organiques faibles hygroscopiques, présentent des taux de défaillance de la résistance d'isolation de surface (RIS) plus élevés que les formulations sans nettoyage aqueuses, dans des conditions d'humidité et de polarisation.³
Du résidu au court terme : la voie de migration électrochimique
La conséquence la plus grave de la présence de résidus de flux en présence d'humidité est la migration électrochimique (MEC). La MEC correspond à la dissolution et au déplacement d'ions métalliques entre conducteurs sous l'effet d'une tension de polarisation. Ce processus, s'il n'est pas contrôlé, produit des structures dendritiques conductrices qui relient les pistes adjacentes et provoquent des courts-circuits.
Le processus suit une séquence prévisible : adsorption d’humidité, dissolution du métal de l’anode, transport d’ions à travers le film d’électrolyte, dépôt à la cathode et croissance dendritique. La croissance d’une dendrite mature peut réduire la résistance entre conducteurs à presque zéro en une fraction de seconde.⁴ À mesure que la géométrie des pistes des circuits imprimés se miniaturise, le risque s’accroît. Les recherches de l’IEEE ont démontré que l’augmentation du nombre de broches des composants, la réduction de l’espacement des conducteurs sur les cartes multicouches et la complexité des matériaux utilisés dans les circuits imprimés modernes ont transformé la corrosion par électroérosion (ECM) d’un mode de défaillance rare en une menace inévitable pour la fiabilité des boîtiers électroniques.⁵
La géométrie des composants ajoute une complexité supplémentaire. L'étude publiée en 2025 dans Scientific Reports a révélé que les paramètres de conception des connecteurs de composants, et plus particulièrement l'espace sous les composants à faible encombrement comme les condensateurs, influencent considérablement la morphologie des résidus de flux et leur interaction avec l'humidité. Les résidus piégés sous un composant peuvent être totalement invisibles à l'œil nu tout en constituant une voie électrochimique viable.¹
Rôle du nettoyage dans l'adhérence des revêtements conformes
La gestion des résidus de flux ne se limite pas à la prévention de la corrosion. Elle constitue un prérequis pour toutes les étapes de protection en aval, y compris l'application d'un revêtement conforme. La propreté de la surface conditionne l'adhérence, et une mauvaise adhérence figure parmi les causes les plus fréquentes de défaillance des revêtements conformes sur le terrain.
La norme IPC-A-610J, révision 2024 de la norme d'acceptabilité internationale pour les assemblages électroniques, exige que les assemblages revêtus présentent une couverture uniforme, sans vides, bulles ni décollement. Ces conditions sont directement compromises lors de l'application d'un revêtement sur des surfaces contaminées par du flux. Des études sur les performances des revêtements conformes dans des conditions de test SIR ont montré que les revêtements en silicone, en uréthane et en acrylique perdent une part importante de leur efficacité protectrice lorsqu'ils sont appliqués sur des cartes contaminées, comparativement à des substrats propres.³ L'ordre d'application est crucial : nettoyer, puis revêtir.
Fiabilité par conception : Solutions MG Chemicals pour la gestion des résidus de flux
MG Chemicals conçoit sa gamme de produits selon un principe simple : la fiabilité n’est pas un résultat que l’on vérifie en fin de processus. Elle est intégrée dès la conception. Cela implique de choisir des matériaux qui minimisent les risques de résidus au niveau du premier joint et de disposer des produits de nettoyage adaptés lorsque l’application l’exige.
Pâte de flux sans nettoyage 8341 Ce produit est formulé à partir de résine synthétique de haute qualité et d'agents thixotropes, et convient aux alliages sans plomb et aux alliages au plomb conventionnels. Il assure un mouillage rapide et laisse des résidus transparents, non conducteurs et non collants, conformes à la norme J-STD-004B ROL1. Pour les applications de retouche et de réparation où la minimisation des résidus est essentielle, son format seringue précis limite la diffusion du flux au-delà de la zone ciblée.
4860P & 4900P Pâtes à souder sans nettoyage Conçus pour les applications d'impression CMS, ces matériaux combinent une poudre d'alliage de haute pureté à un flux sans nettoyage. Les résidus de refusion sont transparents, non conducteurs et hautement isolants. Toutefois, comme le démontrent les recherches mentionnées précédemment, même les résidus sans nettoyage conformes présentent un risque d'humidité à long terme dans les environnements exigeants, ce qui fait du nettoyage ultérieur un aspect crucial de la conception.
8351 & 836LFNC Flux liquides sans nettoyage Pour les procédés de brasage à la vague et sélectif, où le flux liquide est pulvérisé sur la carte et où la répartition des résidus est plus large, les formulations 8351 (sans halogène) et 836LFNC (sans plomb et sans nettoyage) sont toutes deux à faible teneur en solides et conçues pour ne laisser pratiquement aucun résidu visible, réduisant ainsi la charge ionique à la surface du circuit imprimé.
Pas de nettoyage Fil de soudure Disponible en plusieurs alliages et formulations de noyaux fourrés, ce produit convient au brasage manuel, aux retouches et au prototypage. Le noyau sans nettoyage minimise les résidus dès l'utilisation et est compatible avec les décapants de flux MG en cas de besoin.
Pour les applications où les exigences en matière d'environnement de service ou de revêtement conforme rendent nécessaire l'élimination des résidus, Défluxants chimiques MG Nous proposons des solutions ciblées. Le 4140, un mélange d'alcool éthylique, d'isopropanol et d'acétate d'éthyle en aérosol, est sans danger pour la plupart des plastiques et des composants de circuits imprimés. Il élimine la colophane, les flux sans colophane et les contaminations ioniques, et est biodégradable. Le 4140A et sa version stylo (4140A-P) permettent un nettoyage localisé, idéal pour les retouches et les réparations en atelier. Pour les résidus incrustés ou fortement adhérents issus de procédés à haute température, le décapant pour flux haute performance 413B offre un pouvoir solvant plus puissant.
Choisir dès le départ la chimie de flux appropriée, puis évaluer la nécessité d'un nettoyage après soudure compte tenu de l'humidité d'exposition et des revêtements ultérieurs prévus, est la discipline d'ingénierie qui distingue les assemblages fiables de ceux qui échouent. Des résidus sont toujours présents. La question est de savoir s'ils ont été correctement gérés.
Notes
- Lakkaraju, AR, Conseil-Gudla, H., Bixenman, M. et al. « Interaction entre les résidus de flux de brasage de refusion et l'humidité : étude sur des composants de circuits imprimés réels. » Scientific Reports 15, 22496 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-05969-z
- Lakkaraju, AR, Conseil-Gudla, H. et Ambat, R. « Étude de l’interaction entre le flux de brasage par refusion et l’humidité en relation avec les défaillances en électronique. » IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology (2024). https://doi.org/10.1109/TCPMT.2024.3369076
- « Problèmes de fiabilité de la technologie de flux sans nettoyage avec un alliage de soudure sans plomb pour les circuits imprimés haute densité. » ResearchGate (via les actes de conférence IPC). https://www.researchgate.net/publication/291740379
- « Migration électrochimique et croissance dendritique entre deux électrodes : expériences et simulations de dynamique brownienne. » International Journal of Heat and Mass Transfer, ScienceDirect (2024). https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931024009384
- « Étude de fiabilité des évaluations de migration électrochimique pour les substrats courants en électronique de puissance. » 24e Conférence internationale de l'IEEE sur les technologies d'encapsulation électronique (ICEPT) (2023/2024). https://ieeexplore.ieee.org/document/10491991
- IPC. IPC-A-610J : Acceptabilité des assemblages électroniques (révision 2024). IPC, Association Connecting Electronics Industries.
- MG Chemicals. Pages produits : 8341 Pâte de flux sans nettoyage ; 4860P Pâte à braser sans nettoyage avec plomb ; 4900P Pâte à braser sans nettoyage sans plomb ; 8351 Flux sans nettoyage sans halogène ; 836LFNC Flux sans nettoyage sans plomb ; 4140 Dissolvant de flux pour circuits imprimés ; 4140A Dissolvant de flux ; 413B Dissolvant de flux haute performance. https://mgchemicals.com
