Développement durable, recyclage, environnement, pollution, des mots que l’on entend souvent en ce moment. Ces derniers mois les médias on régulièrement fait état du recyclage des appareils électroniques et électroménagers. Ce recyclage est la conséquence directe de l’application de la directive Européenne WEEE 2002/96/CE ( Waste of Electrical and Electronic Equipment ) : applicable et obligatoire depuis le 13 Aout 2005, cette directive vise à responsabiliser les producteurs d’équipements électriques et électroniques dans le but de concevoir et de produire pour facilité l’élimination, améliorer la collecte, le traitement et la valorisation des déchets produits par ces équipements. Le symbole associé à la WEEE est la « poubelle barrée » indiquant que l’appareil doit être recyclé et non pas jeté à la poubelle ..

La directive RoHS 2002/95/CE ( Restriction of Hazardous Substances ), appelé aussi abusivement directive « sans plomb », ou encore « Pb free » ou « lead free », complète la directive WEEE en limitant l’utilisation de certaines substances dangereuses dans les équipements électriques et électroniques : les substances en question sont le plomb, le mercure, le Chrome Hexavalent, le Cadmium et certains composés Bromés utilisés comme retardateur de flamme ( PBB et PBDE ). Le RoHs est applicable et obligatoire depuis le 1 juillet 2006 touche, touchant particulièrement les appareils électriques et électroniques : sont concernés tous les équipements dont la tension nominale d'utilisation ne dépasse pas 1000 V en alternatif ou 1500 V en courant continu, exceptés les équipements médicaux, militaires et automobiles. Le label « sans plomb » se reconnaît par un « Pb » barré.

C’est le plomb qui touche tout particulièrement l’électronique car il est présent à tous les niveaux : les composants, le circuit imprimé, sur les connexions et les alliages constitués. Le brasage sans plomb dans l’électronique à des conséquences importantes sur la conception et la fabrication des produits. La concentration en plomb autorisée est établie à 0,1 % en poids dans les matières homogènes, sauf pour le Cadmium où la concentration autorisée est de 0,01 % ; une matière homogène est une substance simple comme une matière plastique ( isolant d’un fil électrique ) par exemple, un circuit intégré par exemple ne peut être considéré comme un matériau homogène : il est composé de Silicium, de cuivre, d’argent, d’un boîtier plastique etc …plus facile de considéré celui-ci comme un matériau homogène dans son ensemble que 0,1% dans chaque éléments qui le constitue ! Définition des matériaux Homogènes : « une unité ne pouvant être désassemblée mécaniquement en plusieurs matériaux » ( Désassemblage mécanique : découpe, broyage, procédé abrasif, dévissage …….)

Brasage en refusion : avec les alliages Sn-Ag4- Cu 0.5 et Sn-Ag3-Cu 0.5 c’est une augmentation de la température de brasage de 20°C à 30°C, la température de fusion passe de 183 °C à une température comprise entre 216 et 227 °C, avec un pic à 260°C. Les conséquences de cette augmentation c’est de fragiliser certains composants ( LED, condensateurs chimiques, Tantale, composants plastiques ) et de créer des joints brasés dont la durée de vie et la fiabilité dépend des paramètres de brasage.

Brasage en vague : avec un alliage type Sn-Cu 0.7, l’aspect des soudures est plus granuleux, légèrement craquelé et moins brillant. Forme du joint légèrement différente avec une remontée plus faible. En vague il faut faire attention à la compatibilité des équipements : la conversion de l’équipement en sans plomb est irréversible. Le procédé composants CMS collés puis brasés en vague est plus difficile et plus stressant pour les composants.

Brasage manuel : il faut prévoir du matériel dédié et qualifié pour la soudure sans plomb ( fers, pannes etc .. ) Le préchauffage avant brasage peut être nécessaire dans certains cas. Il faut bien sûr aussi adapter les consommables ( flux, nettoyage etc .. ) et si besoin faire une formation du personnel.

Au final, le passage au sans plomb à un impact important sur le coût global : alliage, gestion de la transition, remplacement ou retrofit equipements, azote, consommables, outillages, formation, stock anciens, qualification du processus sans plomb, remplacement éventuel de stencils, modification des dossiers et des nomenclatures, étuves etc … De plus l'aspect des brasures change : le critère «Une brasure doit être brillante pour être correcte» n’est plus vrai. Les brasures sans plomb sont mates et d’aspect granuleuses, il faut donc redéfinir les critères d'acceptation.

Cela à un impact aussi au niveau de la finition des circuit imprimés : Argent chimique ou Etain chimique avec une durée de stockage maximum de 6 mois ; Nickel Or chimique ( Electroless Ni Au ) avec une durée de stockage maximum de 12 mois. Ces nouvelles finitions sont plus sensibles à l’humidité ( risque d’oxydation ). Au niveau du stockage, la prise d’humidité ( MSL ) génère des risques d’éclatement et de délaminations lors des refusions à cause de la température de brasage plus élevée.

Le passage au sans plomb impose une phase de qualification incluant des essais de robustesse et de fiabilité : robustesse à haute température , robustesse en vibration / cycles thermiques, humidité, autant d’essais que nécessaire permettant de stresser les brasures et les composants.

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Oublié le début de la micro-électronique ? A l'heure des Giga Hertz et des Giga Octets, petite piqûre de rappel sur l'épopée des microprocesseurs. Cet exercice d'histoire est basé sur du vécu - oui, d'accord, pas en 1948 ! - une compilation d'informations accumulées et sur des traductions / adaptations d'un excellent ouvrage sur le sujet : « The microprocessor, a biography by Michael S. Malone, TELOS ». A voir aussi le site CPU – World, une banque de données mondiale sur tous les microprocesseurs
Il était une fois ....

[ 1948 ] Premier prototype du transistor chez BELL Labs.

[ 1950 ] BELL Labs sort les premiers transistors « industriels ».

[ 1958 ] IBM passe une commande de 100 transistors à Fairchild Semiconductor's, fabriqués suivant le procédé « MESA Process ». Ce procédé est le précurseur du procédé photolithographique.

[ 1960 ] Devant la demande grandissante du « tout transistor » il faut trouver un procédé pour miniaturiser encore plus et améliorer les performances : c'est l'apparition du procédé « Planar Process »

[ 1970 ] Intel fabrique le premier microprocesseur commercial intégré à transistors, c'est la famille 4000 composée du 4001, une ROM de 2048 bits ; le chip 4002 c'est une RAM de 320 bits ; le chip 4003 c'est un registre à décallage 10 bits ; le chip 4004 c'est le microprocesseur 4 bits, 2800 transistors et 60.000 IPS ( Instruction-Par-Seconde ...et pas des MIPS ! ).

[ 1971 ] Busicom, une société Japonaise, utilise le 4004 dans ses machines à calculer de bureau : c'est la première application industrielle. Dans le même temps, Intel sort le 8008, évolution du 4004 on passe de 4 à 8 bits. Le 8008 fonctionne à 200 KHz, peut adresser 16 Ko de mémoire et son coeur est animé par 3500 transistors. Les rares machines qui l'utilise : Micral-N, le Scelbi-8H et le Mark-8.

[ 1972 ] Hewlett Packard sort la première calculatrice personnelle de poche, la HP-35 pour 395 $.

[ 1973 ] Intel sort le premier système de développement pour sa famille 4000, appelé Intellec 4-40 ou « blue box ». Apparition du premier micro ordinateur commercial de l'histoire, le Micral-N de R2E : d'origine française,il a été conçu par François Gernelle pour le compte de la société R2E d'André Truong. Il embarque un 8008 d'Intel à 500KHz, dispose de connexions séries et parallèles et coûtait 8500 francs.

[ 1974 ] Motorola sort son microprocesseur 8 bits, le 6800. Intel contre-attaque avec la sortie du 8080 ( 2 MHz et 6000 transistors ), ce dernier est mis à prix à 360 $ tout de même. Début de la bataille entre Motorola et Intel. Texas Instruments introduit le TMS1000, premier microcontrôleur 8 bits à intégrer RAM et ROM.

[ 1975 ]  Apparition du micro ordinateur Altair 8800 de Mits Inc. , considéré  à tord comme le premier micro-ordinateur personnel au monde. Il est équipé du 8080 d'Intel et doté de 256 octets de mémoire, les données y sont saisies à l'aide d'interrupteurs, alors que l'affichage se fait par des LEDs.  C'est pour Mits et l'Altair que Paul Allen et Bill Gates développent leur premier Basic . L'Altair est vendu en kit uniquement pour un prix d'environ 400 $.

[ 1976 ] Zilog sort le populaire Z80. Toujours en 8 bits, MOS Technology lance le 6502 pour 20 $ : c'est avec ce microprocesseur qu'un certain Steve Wozniak fabrique dans son garage de Sunnyvale en Californie, un prototype dans une caisse en bois, appelé APPLE 1 ; plus tard suivra l'APPLE II, puis III, toujours avec le 6502. La même année Intel sort la famille MCS-48 et le 8748, précurseur du futur 8051.

[ 1977 ] Motorola sort à son tour son système de développement pour la famille 6800 : le système EXORciser.

[ 1979 ] Zilog introduit son microprocesseur 16 bits, le Z8000, tandis que Motorola fait de même avec le 16/32 bits MC68000.

[ 1980 ] Intel sort le populaire 8051. Motorola est très présent dans l'industrie automobile : une version spéciale du 6800 est fabriquée pour Ford, General Motors et Chrysler. En ce début des années 80, GM Delco intègre déjà 5 processeurs Motorola dans les véhicules Generals Motors, et jusqu'à 11 dans les modèles de luxe.

[ 1981 ] Entre Août et décembre de cette année, IBM vend 13.000 PC : c'est un succès ! Un certain Bill Gates du coté de Redmond crée Microsoft, et propose le système d'exploitation MS-DOS à IBM pour équiper ses PC.
Sinclair Research sort le ZX81, micro-ordinateur personnel basé sur un processeur Zilog Z80A cadencé à 3,25 MHz. Disposant de 1 Ko de mémoire vive pour l’affichage et les programmes, il se connectait sur un téléviseur et disposait d’un clavier à membrane. D’un coût très raisonnable, il était aussi disponible en Kit : à cette époque pas de boîtiers MBGA au pas de 0,5 mm ! ! !

[ 1982 ] Marque un tournant chez Intel avec l'annonce en mars du 80186 et 80188 processeurs 16 bits pour l'embarqué, le 82586 un coprocesseur mathématique, et le 80286 le 16 bits fer de lance des PC IBM. Motorola réplique avec le 68010 comparable au 80286 ; au milieu des années 80, la bataille est à son apogée entre les binômes Intel / IBM et Motorola / Apple. Cette même année Motorola fait les premiers tests de son processeur 68020, 32 bits, 8 MIPS et 200.000 transistors.
La firme Anglaise Acorn Computers Limited met sur le marché son micro-ordinateur personnel sur le marché, le "BBC computer". Cette machine basée sur un microprocesseur 8 bits 6502 sera un vrai succès en Angleterre.

[ 1983 ] L'architecture RISC MIPS ( Mircroprocessor without Interlocking Pipeline Stages ) voit le jour à Standford.

[ 1984 ] Introduction du Macintosh par Apple : un phénomène social dans cette révolution de l'électronique ; à cette époque le 68000 de Motorola vaut 35 $ seulement.

[ 1985 ] Intel contre attaque avec le 80386, 32 bits, 275.000 transistors et 5 MIPS. Sur la base d'une étude menée à Berkeley et peu satisfait de l'offre des processeurs CISC actuels,  Acorn Computers Limited met sur le marché le premier processeur ARM ( RISC 1 ) - Acorn RISC Machine ; Acorn deviendra en 1990 la société ARM que l'on connait actuellement.

[ 1986 ] MIPS introduit le R2000, un processeur RISC 32 bits, 8 MIPS qui sera suivi du R6000, un 64 bits à 60 MIPS.

[ 1987 ] Motorola sort le coprocesseur 68882, le DSP 96001 et le microcontrôleur 32 bits 68332.

[ 1988 ] On compte 8 millions de machines DOS IBM PC-PC/XT ( 8088 & 8086 ) et PC/AT ( 80286 ) : ces machines tournent entre 8 et 20 MHz environ. Cette même année les premiers modems 9600 bauds font leur apparition, détrônant les modems 1200 bauds ...

[ 1989 ] Intel sort le 80486, 32 bits, 1,2 Millions de transistors, 50 Mhz au prix de 950 $.

[ 1990 ] Introduction du processeur 32 bits 68040 de Motorola, 1,2 millions de transistors et 20 MIPS à 25 MHz. Naissance de la société ARM - Advanced RISC Machine.

[ 1992 ] Motorola dans une joint venture avec IBM et Apple, annonce le PowerPC 601, un processeur RISC 32 bits à 2,8 millions de transistors au prix de 280 $, pour faire concurrence à Intel et son architecture x86. Microsoft introduit Windows 3.1.
Première version commerciale du processeur DEC ALPHA appelé aussi EV4 : résolument en avance sur son temps ce processeur RISC dispose alors d’une architecture 64 bits superscalaire et superpipelined, avec une fréquence d’horloge de 200 MHz ! c’est certainement le plus puissant à cette époque ….

[ 1993 ] Introduction du Pentium ou 80586, 32/64 bits, 3 millions de transistors, 300 MIPS à 100 Mhz, au prix de 1000 $.

[ 1994 ] Motorola sort le 68060 dernier de la famille 68k.

[ 1995 ] AMD sort le K5 à 100 Mhz appelé aussi « Pentium killer » et le K6 l'année suivante.
Création de la société Transmeta à Santa Clara Californie. Cette société travaille sur un concept innovant appelé le code Morphing, dont le principe est de traduire n'importe quel code x86 en un code natif pour leur processeur basé sur une architecture VLIW (Very Long Instruction Word ). Les processeurs de ce type sont dotés d'un mot d'instruction très long (couramment supérieur à 128 bits). Transmeta donnera naissance plus tard au processeur Crusoe, puis Efficeon.

On va s'arrêter là, après la sortie du Pentium qui marque l'entrée dans l'ère actuelle. Mais rendons hommage aux anciens combattants comme le 8051 ou le 68000 par exemple : ce dernier, sorti en 1979, est toujours là avec une version à 8 Mhz pour 4 $ environ et au maximum 2 MIPS à 20 Mhz. Chez Freescale ( Nouveau nom de la division semiconducteurs chez Motorola ) on trouve des dizaines de références déclinées suivant le boitier, la fréquence et la version basse consommation. A l'heure où le choix d'un microprocesseur est toujours délicat par rapport à sa pérénité, le 68000 affiche près de 27 ans au compteur ... RESPECT !
Le 8051 lui aussi est encore là : tout comme le 68000, des dizaines de références, des dizaines de fabricants, subissant aussi des dizaines de mutations génétiques au passage !

Cet article veut rétablir toute la vérité sur l'origine du mot bug. Depuis toujours c'est la même histoire qui est colportée : les premières machines informatiques à lampes produisaient beaucoup de chaleur, attirant les bestioles de toutes espèces ; celles-ci se collant dans les circuits électriques produisaient des pannes, mais en fait il n'en est rien ...

Cela commence par Mr  Grace Hopper , militaire de son état et  inventeur du cobol : il explique que le 9 décembre 1947 la défaillance d'un ordinateur Mark 2 a été provoquée par la présence d'un papillon de nuit dans les circuits de l'appareil. Sauf que son rapport se concluait ainsi : "c'est le premier cas réel de bug à avoir été trouvé." Il s'agissait donc d'une remarque ironique, attestant au passage que le sens du mot (bug) était préalable à l'anecdote. Mr Grace Hopper indiqua plus tard que le terme était en usage chez les spécialistes du radar pendant la dernière guerre mondiale.

Plus tard on trouvera dans le Hawkin's New Catéchism of Electricity de 1896 la définition suivante : "le terme bug est utilisé pour désigner tout problème ou erreur dans le fonctionnement d'un appareil électrique."