Le nettoyage des résidus de pâte de brasage sans nettoyage dans les assemblages en surface (SMT)

Les amis,

L'intérêt du nettoyage de cartes à circuit imprimé qui ont été assemblées avec des pâtes de brasage sans nettoyage se manisfeste.

Récemment, j’ai discuté de ce sujet avec mon ami Mike Bixenman de Kyzen.

Dr. Ron (DR)

Mike, beaucoup des meilleures pâtes de brasage sans plomb et avec plomb d’aujourd’hui ne nécessitent pas de nettoyage. Elles ont été conçues pour résoudre des problèmes d'assemblage comme l’effet de graping ou le défaut head-in-pillow. Pour la grande majorité des applications, la petite quantité de résidus laissée par une pâte sans nettoyage n’est pas un problème. Cependant, certains assembleurs recherchent la performance de pâtes sans nettoyage mais ont besoin de nettoyer les résidus car ils doivent respecter une fiabilité extrême ou des obligations cosmétiques. Existe-t-il des solutions 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 jeu lors de la conception d’agents de nettoyage d’assemblages électroniques. Les facteurs de conception comprennent la composition du sol, l’exposition à la chaleur, l’espace sur l’axe Z sous les composants d’extrémité du bas, la compatibilité des matériaux et l’équipement de nettoyage. Les objectifs d’une procédure typique nécessitent le retrait de la totalité du liquide en un seul cycle de nettoyage, des joints de brasage brillants (aucune attaque chimique de l’alliage), vitesse de production élevée, pas d’atteinte importance des étiquettes et des autres matériaux de fabrication, longue durée de vie du bain chimique et faibles concentrations de fonctionnement.  

Les solutions de nettoyage varient en fonction de l’équipement de nettoyage. Pour les systèmes de solvant, un agent de nettoyage solvant est nécessaire avec des propriétés permettant un mélange non inflammable à ébullition constante. Pour les agents de nettoyage solvants qui se rincent à l’eau, l’agent de nettoyage nécessite un mélange de solvant qui peut être rincé à l’eau tout en correspondant au sol et à l’équipement de nettoyage. Pour les agents de nettoyage aqueux, l’agent de nettoyage est fabriqué avec des propriétés qui assurent sa dissolution dans le sol, une polarité produisant un dipôle et/ou pour oxyder et réduire le sol, une faible tension en surface pour réduire l'angle de mouillage, des tampons pour stabiliser le pH, démoussage pour réduire la tendance à mousser à des pressions élevées et les des inhibiteurs pour augmenter la fourchette de passivation sur les alliages métalliques.

La propriété la plus cruciale est la nature du sol. Lorsque les températures de brasage augmentent ainsi que la durée d’exposition à des températures plus élevées, les substances de pâte de brasage doivent améliorer la barrière d'oxygène et empêche le liquide de brûler. Cela nécessite des compositions de poids moléculaire plus élevé qui peuvent modifier la nature du sol et la solution de nettoyage nécessaire pour retirer le sol. D’autres facteurs comme les conditions de traitement et la façon dont ces conditions peuvent modifier les propriétés de nettoyage du sol doivent être pris en compte. Par exemple, une exposition excessive à la chaleur peut polymériser le résidu de liquide empêchant le sol d’être nettoyé. Afin de mieux comprendre et de prévoir ces facteurs, des tests de solubilité et la correspondance de l’agent nettoyant avec le sol aident les préparateurs à concevoir des agents nettoyant qui sont efficaces sur une grande variété de résidus de substance de brasage.

DR

Quel type d’équipement est typiquement nécessaire ?

MB

Deux facteurs clés doivent correspondre pour nettoyer :

1: la puissance potentielle de l’agent nettoyant pour le sol et

2: l’énergie kinésique de la machine de nettoyage amenant l’agent de nettoyage dans le sol afin de créer un canal de flux nécessaire pour déplacer rapidement le sol.  

La machine de nettoyage a besoin de puissance pour envoyer le liquide de nettoyage sur une distance et générer assez de force pour dévier les liquides sous l’axe Z. L’attraction capillaire permettant le déplacement du liquide de nettoyage dans les interstices serrés est créée par le débit du liquide, la pression de la pulvérisation à impact et les effets de la tension en surface. Lors d’un nettoyage sous des décrochements étroits, les agents de nettoyage qui s’humidifient (forment de petites gouttelettes) améliorent l’action capillaire, la pénétration et l'humidification du résidu. Le taux 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 sont nettoyés plus lentement et le sol est éliminé de façon concentrique (effet de tunnel). Les sols durs sont nettoyés plus lentement et le sol est éliminé de façon concentrique (effet de tunnel).

La hauteur de l’interstice de l’axe Z est directement corrélée à la puissance nécessaire pour pénétrer et retirer le sol sous les composants, à la durée nécessaire pour nettoyer le sol et à la température de lavage. L’ironie est que des interstices de l’axe Z plus bas augmentent l’action capillaire du débit pour remplir le dessous du composant. Lorsque cela se produit, le résidu du liquide s’accumule et bouche les canaux de débit sous le composant. Les résultats de recherche indiquent que des jets de pulvérisation cohérents haute pression sont nécessaires car la perte de puissance est moindre et la puissance défectueuse est plus élevée. la durée de lavage nécessaire pour nettoyer sous un interstice de 1 à 2 mil par rapport à un interstice de 4 à 6 mil peut prendre de 4 à 8 fois plus de temps. Des températures de lavage plus élevées augmentent l’effet d’adoucissement et aident à pénétrer et à éliminer le sol. L’effet net est que, comme la taille des composants diminue, la hauteur de l’interstice de l’axe Z se réduit et les facteurs de nettoyage nécessaires pour nettoyer le sol augmentent. Ces effets favorisent un équipement de nettoyage par pulvérisation dans l’air plutôt qu'un équipement de nettoyage par immersion.

DR

Comment les résultats du nettoyage sont-ils évalués afin que nous puissions savoir que les cartes sont vraiment propres ?

MB

Le premier niveau permettant de juger la performance du nettoyage est la présence visuelle de résidus après le nettoyage. La plupart des procédures de nettoyage n’ont pas de problème avec le retrait d’un résidu à la surface de l’assemblage. Le problème est le résidu en dessous du composant. Cela complique le problème car le résidu sous un composant spécifique est le lieu de la majorité des pannes. Ces pannes liées à un point précis réduisent la confiance dans les normes IPC existantes qui corrèlent les résidus ioniques de l’anion et du cation sur toute la surface de la carte. Donc, lors de la conception de la procédure de nettoyage, nous utilisons des cartes de test avec des composants de borne sous le dessous et évaluons la performance de nettoyage en fonction du niveau du résidu de liquide restant sous ces composants. Afin de parvenir à cette valeur, tous les composants sont retirés et la surface du résidu sous les composants est évaluée et statistiquement analysée.

Permettez-moi de terminer en ajoutant que les interconnexions très denses assemblées sur des cartes à circuit progressent rapidement. L’espacement entre les conducteurs d'un composant monté en surface (SMT) traditionnel était plus grand. Les résidus d'après brasage sans nettoyage ont causé des risques minimaux en termes de fiabilité. L’ancienneté des informations nous a permis d’espérer une plus grande fonctionnalité dans des espaces plus petits. Comme les assemblages réduisent leur taille mais augmentent les niveaux de fonctionnalité, le nettoyage est plus important. J’espère que les facteurs de nettoyage présentés dans cet entretien donnent un aperçu des considérations de la procédure de nettoyage qui peuvent être utiles.

DR

Mike, merci. Qui les gens doivent-ils contacter s’ils souhaitent avoir plus d’informations sur le nettoyage de cartes assemblées avec des pâtes de brasage sans nettoyage.

MB

Merci de me permettre de partager cela avec vos lecteurs.   Je serai ravi d’aider toute personne à relever les défis de nettoyage auxquels elle fait face.  Contactez-moi à mikeb@kyzen.com.

Au plaisir,

Dr. Ron 

Translation powered by Avalon Professional Translation