Les gens,
Le nettoyage des circuits imprimés assemblés avec des pâtes à souder non nettoyantes suscite beaucoup d'intérêt.
J'ai récemment discuté de ce sujet avec mon ami Mike Bixenman de Kyzen.
Ron (DR)
Mike, la plupart des pâtes à souder sans plomb et contenant du plomb les plus performantes aujourd'hui sont des pâtes sans nettoyage. Elles ont été conçues pour résoudre des problèmes d'assemblage tels que le grappage et le défaut de la tête dans l'oreiller. Pour la grande majorité des applications, la petite quantité de résidus laissée par une pâte sans nettoyage n'est pas un problème. Toutefois, certains assembleurs souhaitent bénéficier des performances des produits sans nettoyage, mais doivent nettoyer les résidus de ces produits en raison d'exigences extrêmes en matière de fiabilité ou d'esthétique. Existe-t-il des solutions de nettoyage pour ces situations ?
Mike Bixenman (MB)
Absolument !
DR
Pouvez-vous nous en dire un peu plus sur ces solutions de nettoyage ?
MB
Plusieurs facteurs entrent en ligne de compte lors de la conception des agents de nettoyage des assemblages électroniques. Les facteurs de conception comprennent la composition du sol, l'exposition à la chaleur, le dégagement de l'axe Z sous les composants de la terminaison inférieure, la compatibilité des matériaux et l'équipement de nettoyage. Les objectifs typiques du processus exigent que tout le flux soit éliminé en un seul cycle de nettoyage, que les joints de soudure soient brillants (pas d'attaque chimique de l'alliage), que la vitesse de production soit rapide, qu'il n'y ait pas d'effet matériel sur les étiquettes et les autres matériaux de construction, que la durée de vie du bain chimique soit longue et que les concentrations d'utilisation soient faibles.
Les solutions de nettoyage varient en fonction de l'équipement de nettoyage. Pour les systèmes à base de solvants, il faut un agent de nettoyage à base de solvants - dont les propriétés permettent l'ininflammabilité, un mélange à ébullition constante, et qui soit respectueux des travailleurs et de l'environnement. Pour les agents de nettoyage à base de solvants qui sont rincés à l'eau, il faut un mélange de solvants qui puisse être rincé à l'eau tout en s'adaptant à la saleté et à l'équipement de nettoyage. Pour les agents de nettoyage aqueux, l'agent de nettoyage est conçu avec des propriétés qui assurent la solvabilité de la saleté, la polarité pour induire un dipôle et/ou pour oxyder et réduire la saleté, une faible tension superficielle pour réduire l'angle de mouillage, des tampons pour stabiliser le pH, un démoussage pour réduire la tendance à la mousse à haute pression, et des inhibiteurs pour élargir la plage de passivation sur les alliages métalliques.
La propriété la plus critique est la nature du sol. À mesure que les températures de brasage augmentent et que le temps d'exposition à des températures plus élevées s'allonge, les matériaux de pâte à braser doivent améliorer la barrière à l'oxygène et empêcher la combustion du flux. Cela nécessite des compositions de poids moléculaire plus élevé qui peuvent modifier la nature de la salissure et la solution de nettoyage nécessaire pour éliminer la salissure. D'autres facteurs tels que les conditions de traitement et la manière dont ces conditions peuvent modifier les propriétés de nettoyage de la salissure doivent être pris en compte. Par exemple, une exposition excessive à la chaleur peut polymériser le résidu de flux et rendre le sol impropre au nettoyage. Pour mieux comprendre et planifier ces facteurs, les tests de solubilité et l'adaptation de l'agent de nettoyage à la salissure aident les formulateurs à concevoir des agents de nettoyage efficaces sur une large gamme de résidus de matériaux de soudure.
DR
Quel type d'équipement est généralement nécessaire ?
MB
Deux facteurs clés doivent être réunis pour nettoyer :
1 : Énergie potentielle du produit de nettoyage pour le sol et la terre.
2 : Énergie cinétique de la machine de nettoyage pour délivrer l'agent de nettoyage sur le sol, nécessaire pour créer un canal d'écoulement permettant de déplacer rapidement le sol.
La machine de nettoyage a besoin d'énergie pour acheminer le liquide de nettoyage sur une certaine distance et créer une force suffisante pour dévier les fluides sous l'axe Z. L'attraction capillaire qui permet au liquide de nettoyage de pénétrer dans des espaces étroits et d'en ressortir est créée par l'écoulement du liquide, la pression d'impact de la pulvérisation et les effets de la tension superficielle. Lors du nettoyage dans des espaces restreints, les agents de nettoyage qui mouillent (forment de petites gouttelettes) améliorent l'action capillaire, la pénétration et le mouillage des résidus. La vitesse de solubilité dépend du sol, des effets de la température et de la concentration de l'agent de nettoyage nécessaire pour dissoudre le sol. Les sols durs se nettoient plus lentement et éliminent la saleté de manière concentrique (effet tunnel). Les sols mous se nettoient rapidement et éliminent la saleté par effet de canalisation (tunnels multiples).
La hauteur de la fente de l'axe Z est en corrélation directe avec l'énergie nécessaire pour pénétrer et éliminer la saleté sous les composants, le temps nécessaire pour nettoyer la saleté et la température de lavage. L'ironie de la chose, c'est que des écarts plus faibles entre les axes Z augmentent l'action capillaire du flux, ce qui entraîne un sous-remplissage de la face inférieure du composant. Dans ce cas, les résidus de flux s'accumulent et ferment les canaux d'écoulement sous le composant. Les résultats de la recherche indiquent que des jets de pulvérisation cohérents à haute pression sont nécessaires car la chute d'énergie est moindre et l'énergie défectueuse est plus élevée. Le temps de lavage nécessaire pour nettoyer sous un espace de 1 à 2 mils par rapport à un espace de 4 à 6 mils peut être de 4 à 8 fois plus long. Des températures de lavage plus élevées augmentent l'effet de ramollissement et facilitent la pénétration et l'élimination de la saleté. L'effet net est que, à mesure que la taille des composants diminue, la hauteur de la fente de l'axe Z se réduit et les facteurs de nettoyage nécessaires pour nettoyer la saleté augmentent. Ces effets favorisent les équipements de nettoyage par pulvérisation d'air par rapport aux équipements de nettoyage par immersion.
DR
Comment les résultats du nettoyage sont-ils évalués, de manière à ce que nous sachions que les panneaux sont vraiment propres ?
MB
Le premier critère d'évaluation des performances de nettoyage est la présence visuelle des résidus après le nettoyage. La plupart des procédés de nettoyage n'ont aucun problème à éliminer les résidus de surface de l'assemblage. Le problème, c'est le résidu sous la face inférieure du composant. Cela complique le problème, car c'est sous un composant spécifique que se produisent la plupart des défaillances. Ces défaillances spécifiques à un site peuvent réduire la confiance dans les normes IPC existantes qui établissent une corrélation entre les résidus ioniques anioniques et cationiques sur l'ensemble de la surface de la carte. Ainsi, lors de la conception du processus de nettoyage, nous utilisons des cartes de test avec des composants à terminaison inférieure et évaluons les performances de nettoyage en fonction du niveau de résidus de flux restant sous ces composants. Pour obtenir cette valeur, tous les composants sont retirés et la surface des résidus sous les composants est classée et analysée statistiquement.
Permettez-moi de terminer en ajoutant que les interconnexions très denses assemblées sur les cartes de circuits imprimés progressent rapidement. L'espacement des composants SMT traditionnels entre les conducteurs était plus important. Les résidus de post-soudure non nettoyés ne présentaient que des risques minimes pour la fiabilité. L'ère de l'information nous a gâtés en nous faisant espérer une plus grande fonctionnalité dans des espaces plus réduits. Au fur et à mesure que les assemblages se réduisent et que les niveaux de fonctionnalité augmentent, le nettoyage devient de plus en plus important. J'espère que les facteurs de nettoyage abordés dans cette interview donneront un aperçu des considérations relatives à la conception du processus de nettoyage qui peuvent être utiles.
DR
Mike, merci. Qui doit-on contacter si l'on souhaite obtenir plus d'informations sur le nettoyage des cartes assemblées avec des pâtes à souder non nettoyantes ?
MB
Merci de m'avoir permis de partager avec vos lecteurs. Je serais ravie d'aider quiconque à relever les défis auxquels il est confronté en matière de nettoyage. Contactez-moi à l'adresse [email protected].
Santé,
Dr. Ron
