Ne faites jamais trop confiance au « no-clean » - Importance du nettoyage du flux « no-clean »

Pourquoi nettoyer le flux « no-clean » ?

Depuis la mise en œuvre du Protocole de Montréal, aucun flux no-clean n’a été largement appliqué par la plupart des fabricants de produits électroniques. Cependant, le nettoyage des assemblages de circuits imprimés (PCBA) n’est effectué que sur les cartes à haute fiabilité, comme celles destinées au secteur militaire, aérospatial et médical. À mesure que les produits électroniques tendent à se miniaturiser et à devenir multifonctions, le nombre d’E/S augmente constamment, l’espacement entre les composants devient de plus en plus réduit et, compte tenu des conditions d’utilisation sur le terrain et de l’environnement naturel dans lequel ils sont employés, la fiabilité des flux no-clean est sérieusement mise à l’épreuve. La raison en est que, lors du procédé no-clean, une partie du flux ne peut inévitablement pas subir suffisamment le refusionnage ou la vague à haute température, de sorte que le flux ne passe pas par une température élevée permettant sa polymérisation et il se comporte toujours comme une résine synthétique. En conséquence, le flux reste acide et a tendance à provoquer la corrosion des composants et des joints de soudure du PCB, ce qui explique pourquoi l’on peut souvent observer du vert-de-gris sur les broches de connecteurs, les doigts d’or du PCB ou les trous de vis de positionnement. Le flux se déplace généralement vers les zones non couvertes par la pâte à braser en raison de l’action capillaire ou de la mouillabilité du flux, ou bien il s’étend inévitablement aux zones situées en dehors des joints de soudure.

En outre, les résidus d’ions en surface se transforment généralement en cristalloïdes dendritiques en présence d’humidité, ce qui provoque souvent des courts-circuits résultant de la migration électrique. De plus, le flux contient des billes de soudure qui se sont dissociées de la pâte à braser et qu’il est difficile d’éliminer sans nettoyage, ce qui pose un sérieux problème pour les faibles espacements. Par conséquent, il est nécessaire d’effectuer un nettoyage du flux « no-clean » pour les produits PCBA finaux.

À quoi sert le nettoyage de flux « no-clean » ?

Les objectifs du nettoyage du flux sans nettoyage incluent :
• Éliminer les résidus de flux de la PCBA, la pâte à braser, les billes de soudure, les impuretés, la poussière, les taches d’huile, etc. ;
• Pour empêcher l’érosion et les dommages électrostatiques de se produire ;
• Prolonger la durée de vie des produits électroniques ;
• Pour mieux répondre aux exigences des clients en matière de haute qualité et de grande fiabilité.

Le nettoyage traditionnel est-il encore fiable ?

Jusqu’à présent, certaines personnes doivent encore douter : puisque le flux sans nettoyage n’est pas fiable, pourquoi ne pas revenir au flux traditionnel hydrosoluble ou au flux à base de solvant ? La réponse est clairement NON. En laissant de côté d’abord le coût du nettoyage, il faut accorder une attention particulière aux questions de fiabilité et de protection de l’environnement. Abordons d’abord la question de la protection de l’environnement. Le flux hydrosoluble traditionnel génère une grande quantité d’eaux usées, ce qui constitue un sérieux problème. À mesure que la sensibilisation à la protection de l’environnement et que les lois deviennent plus strictes, les eaux usées ne peuvent plus jamais être rejetées directement sans un traitement scientifique préalable. Le flux à base de solvant fait encore pire que le flux hydrosoluble.

Viennent ensuite les problèmes liés à l’effet de nettoyage. À mesure que les composants se miniaturisent et que les microcomposants sont largement utilisés, notamment les BGA, CSP et QFN, l’espacement de plus en plus réduit entre les composants et la carte PCB rend l’obtention d’un bon effet de nettoyage difficile et problématique. Le nettoyage traditionnel ne peut absolument pas répondre aux exigences correspondantes. De plus, les résidus générés par les flux de nettoyage traditionnels ne peuvent plus être acceptés, de sorte qu’une solution hautement efficace et sûre devient particulièrement importante et urgente.

Quel est le plus grand défi du nettoyage ?

À mesure que les composants de circuits imprimés présentent une tendance à une densité toujours plus élevée et à une miniaturisation accrue, aucune technologie sans nettoyage ne semble plus fonctionner. La haute densité limite l’espacement des composants et génère un champ électrique plus élevé. Par conséquent, le nettoyage est devenu la seule solution pratique répondant aux exigences des technologies les plus avancées, tandis que l’élimination des résidus de flux devient extrêmement difficile sous des composants tels que les flip-chips, les QFN, les micro-BGA et les petites résistances-capacités en boîtier.Sans plombCe procédé oblige le flux à contenir une teneur plus élevée en résine ou en colophane, de sorte que le flux s’accumule plus facilement dans les petits espaces et que l’agent de nettoyage pénètre plus difficilement. Pire encore, la température plus élevée de la soudure sans plomb et les passages multiples en soudure à la vague rendent également le nettoyage des résidus de flux plus difficile.

Sur la base de la discussion ci-dessus, il devient de plus en plus difficile de procéder au nettoyage des produits assemblés électroniquement, ce qui exige alors des matériaux de nettoyage offrant un meilleur effet de nettoyage afin de résoudre les problèmes liés aux produits difficiles à nettoyer ou résistants au nettoyage, ce qui constitue sans aucun doute un immense défi pour les matériaux et les conditions technologiques de nettoyage. Par conséquent, les agents de nettoyage doivent poursuivre l’innovation chimique et les équipements ainsi que les technologies de nettoyage doivent faire l’objet d’améliorations constantes.

Qu’en est-il du nouvel agent de nettoyage ?

Grâce au développement scientifique, nous parvenons à une meilleure solution. Un nouveau type d’agent de nettoyage à base d’eau est capable d’éliminer les contaminants de la surface grâce à l’application d’une technologie de micro-phase basée sur le principe de pelage.

Comparé aux agents de nettoyage traditionnels, ce nouveau type d’agent de nettoyage présente les avantages suivants :
• Durée de vie plus longue. Elle ne provoquera pas de réduction de la durée de vie en raison de la diminution constante des éléments actifs, causée par la combinaison permanente entre l’agent tensioactif et les contaminants. Elle peut être réutilisée après un simple dépôt et une filtration.
• Sûr et fiable. Aucune inquiétude concernant la fiabilité ne sera suscitée par le nettoyage des contaminants à l’aide d’un agent tensioactif.
• Faible coût. Ce type d’agent nettoyant est durable et ne nécessite pas d’élimination des effluents.

Où en est la technologie de nettoyage ?

Avec le nouvel agent de nettoyage appliqué, le processus de nettoyage deviendra plus facile et plus pratique. Vient ensuite la technologie de nettoyage. La technologie de nettoyage est déterminée par les éléments suivants :
• Propriété de l’agent nettoyant
• Capacité de nettoyage des équipements de nettoyage
• Sélection du flux
• Compatibilité entre le matériau du substrat et l’agent de nettoyage

a. Propriété de l’agent nettoyant
(a) Compatible avec le type de résidus de flux et capable de nettoyer efficacement les résidus de flux à la surface sans provoquer de pollution.
(b) Compatible avec la base de nettoyage et le matériau du composant.
(c) Tension superficielle plus faible et capable de pénétrer efficacement.
(d) Compatible avec les réglementations correspondantes telles que RoHS, etc.
(e) Excellente stabilité, antioxydation, excellente solubilité et absence totale de mousse.
(f) Solubilité appropriée.
(g) Température agréable.
(h) Vitesse de nettoyage élevée.

b. Propriété de l’agent nettoyant
(a) Fournir une énergie mécanique suffisante, requise pour un nettoyage complet, couvrant les zones et cibles les plus difficiles et les plus sensibles.
(b) Prévoir un temps de nettoyage approprié afin d’assurer un nettoyage fluide.
c) La température de nettoyage doit être contrôlée dans une plage appropriée.
(d) La concentration de l’agent de nettoyage doit être contrôlée avec précision afin d’assurer la stabilité du procédé. (e) Contenant un système de séchage automatique.
(f) Répondre aux exigences de tous les types d’agents de nettoyage.
(g) Sûr.
(h) Puissant et convivial.
(i) Capable d’être recyclé.

c. Sélection du flux

Certaines personnes pourraient demander : « Pourquoi devons-nous réévaluer le flux facile à nettoyer maintenant que nous devrions choisir un agent de nettoyage qui élimine le flux ? » En réalité, le procédé de nettoyage est si complexe que, parfois, une minorité de types de flux ne permet pas d’obtenir un agent de nettoyage efficace. S’il est entièrement compatible avec les exigences de brasage, il est parfois simple et judicieux de sélectionner un flux adapté à l’agent de nettoyage. Lorsqu’il s’agit de produits particuliers, il n’existe pas tant d’agents de nettoyage et il est rare que le flux soit choisi pour un effet de nettoyage optimal. Les principaux aspects à prendre en considération lors du choix du flux comprennent :
(a) La soudure est optimale ou non.
(b) Le nettoyage est terminé ou non.
(c) L’efficacité du nettoyage est élevée ou non.
d) Le coût global est-il le plus bas ou non ?

Comment les matériaux de substrat et les agents de nettoyage sont-ils compatibles ?

En effet, le choix d’un agent de nettoyage ne se fait pas uniquement en fonction de sa capacité à éliminer efficacement les résidus de flux, mais aussi de sa compatibilité avec le matériau du substrat. Les ingénieurs de procédé doivent évaluer et examiner avec soin si l’agent de nettoyage risque de provoquer une corrosion des métaux, des plastiques, des films de placage noir, des marquages, des revêtements, des étiquettes, de l’adhésion, etc.

En conclusion, un excellent nettoyage doit être en mesure de répondre aux exigences suivantes : agent de nettoyage approprié, équipement de nettoyage professionnel, paramètres technologiques adéquats, faible coût de nettoyage et effet de nettoyage optimal.

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Ressources utiles
•Influence des résidus de contaminants sur le soudage par points des PCB et discussion sur le procédé de nettoyage
•Présentation des capacités d’assemblage de circuits imprimés personnalisés de PCBCart
•Comment évaluer un fabricant de PCB ou un assembleur de PCB
•Quelques méthodes pratiques pour évaluer les capacités de l’assembleur SMT
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