FR2932642A1 - Procede de brasage de composants electroniques incorporant une etape combinee de refroidissement et nettoyage des cartes apres brasage - Google Patents
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Abstract
Un procédé de fabrication de cartes électroniques comportant une opération de brasage de composants électroniques sur un support, par exemple un circuit imprimé, se caractérisant en ce que l'on procède, après brasage, à une étape combinée de refroidissement et nettoyage de tout ou partie de la carte par l'application d'un fluide de traitement constitué d'un flux de particules de CO2 à l'état solide dans un gaz porteur, l'application étant effectuée de façon à descendre la température de la carte à une température finale située au dessus du point de rosée de l'atmosphère environnante.
Description
La présente invention concerne le domaine du brasage des cartes électroniques, et notamment s'intéresse à leur nettoyage après brasage.
On sait que dans l'industrie d'assemblage des cartes électroniques de nombreux fabricants des cartes effectuent une opération de décontamination des cartes après brasage des composants. En effet, des flux (appelés également activateurs) sont déposés sur l'ensemble de la carte électronique avant brasage à la vague, ou bien sont présents dans la constitution de la crème à braser dans le cas du brasage par refusion, le rôle de ces flux étant principalement de désoxyder les surfaces métalliques pour faciliter leur mouillage ultérieur par la soudure et donc permettre l'obtention d'un joint de brasure de qualité. Ces flux sont activés par l'élévation de la température dans les équipements de brasage (préchauffage), et si une grande partie de ces flux passe à l'état gazeux il reste incontestablement des résidus de flux sur l'ensemble des surfaces de la carte, résidus de flux qui diminuent la fiabilité des cartes électroniques dans le temps et qui nécessitent dans bon nombre d'applications la réalisation d'une étape de nettoyage des circuits postérieurement au brasage.
Outre cette question du nettoyage des cartes, cette industrie connaît par ailleurs un problème de refroidissement des cartes après brasage, obligeant les industriels à ajouter des rampes de ventilation en sortie d'équipement de brasage pour refroidir suffisamment les cartes électroniques, afin que celles-si soient manipulables par un opérateur, ou également afin qu'elles puissent suivre le procédé de fabrication en aval, par exemple le traitement par une machine d'inspection automatique ou de test électrique. On constate en effet en pratique que lorsque l'utilisateur souhaite augmenter sa vitesse de passage afin d'augmenter la cadence de production, ou bien encore du fait de l'adoption récente d'alliages sans plomb (nécessitant une augmentation de la température de brasage de l'ordre de 10 à 30°C), les modules de refroidissement intégrés à l'équipement de brasage ne suffisent plus à refroidir efficacement les cartes électroniques selon les besoins généralement exprimés par de tels utilisateurs. Les solutions actuellement adoptées par cette 15 industrie sur ces deux questions peuvent être résumées ainsi . classiquement, les cartes subissent un nettoyage par voie hydrosoluble dont les inconvénients sont nombreux : durée du traitement (environ 25 minutes, 20 mais certains sites utilisateurs mettent en oeuvre des traitement bien plus long atteignant 60 minutes), utilisation d'eau et de produits chimiques pour réaliser le nettoyage d'où l'obligation ensuite de traiter les eaux d'une part et de sécher les cartes (par exemple à 25 une température voisine d'environ 100°C avec mise sous vide), d'où un temps de séchage voisin de 10 à 15 min, l'encombrement de ce matériel de décontamination, le caractère non sélectif du nettoyage ainsi réalisé. - la littérature a par ailleurs proposé de 30 nettoyer des supports électroniques au CO2 sous forme de neige carbonique avant brasage, on pourra se reporter aux articles parus dans la revue Reinigen und Forbehandeln en 2005 (vol 11 page 14-15, et page 35-37) relatant des expériences de nettoyage utilisant des particules de 3 mm de diamètre, ce que les expérimentations effectuées par la Demanderesse ont démontré être moins abrasives que la neige carbonique du fait de la moindre surface, et trop destructives du fait de la masse plus importante induisant une énergie cinétique plus élevée. - s'agissant de la question du refroidissement des cartes, dans de nombreux cas, la température des cartes obtenue en sortie d'équipement de brasage est trop élevée, et les utilisateurs sont alors contraints d'ajouter, en aval de l'équipement de brasage, des rampes de ventilation additionnelles, ce qui on le conçoit augmente la longueur de ligne, et peut même soulever des questions de productivité. Certains utilisateurs dont les cartes sont trop chaudes et qui n'ont pas mis en place de telles rampes de refroidissement attendent que les cartes refroidissent naturellement, ce qui n'est pas sans les pénaliser bien entendu.
C'est donc un des objectifs de la présente invention que de proposer de nouvelles conditions opératoires permettant d'apporter une solution technique tant à la question du nettoyage des cartes permettant d'éviter les voies hydrosolubles qu'à la question du refroidissement des cartes pour permettre de s'affranchir de l'ajout de rampes de ventilation postérieurement à l'équipement de brasage. C'est un autre objectif de la présente invention que de permettre un traitement en ligne avec la machine de brasage.
Comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, la présente invention propose un nouveau procédé de traitement des cartes électroniques après brasage, permettant à la fois leur nettoyage et leur refroidissement, ceci par l'application à tout ou partie de la carte, après brasage, d'un flux de particules de CO2 à l'état solide. Cette application pourra se faire par exemple par une ou des buses de projection localisée, par exemple du type de celles décrites dans le document EP-1 501 655 au nom de Kipp et al, où le CO2 liquide arrive dans une chambre de décompression où le CO2 se transforme en fines particules solides de CO2 (neige carbonique), ces particules étant aspirées par effet venturi généré par de l'air comprimé ou autre gaz tel l'azote et ensuite accélérées vers la sortie de la buse, ou encore se faire par exemple par une ou plusieurs rampes de pulvérisation de CO2 commercialement disponibles chez d'autres fournisseurs tels ACP GmbH.
L'opération de traitement pourra s'effectuer dans une zone de refroidissement interne à l'équipement de brasage proprement dit (donc située dans sa dernière portion, par exemple venant en remplacement de l'une ou plusieurs zones de refroidissement initialement prévues par construction dans l'équipement, ou bien dans un équipement dédié et indépendant (extérieur) situé immédiatement en aval de la zone de sortie de l'équipement de brasage (par exemple en lieu et place des unités de refroidissement externes ajoutées pas certains industriels en aval de l'équipement de brasage comme on l'a dit plus haut).
C'est en effet le mérite de la présente invention d'avoir démontré l'intérêt d'effectuer une telle opération combinée, de nettoyage et de refroidissement, à cet endroit du procédé à l'aide de particules de CO2r puisque . - cet apport de froid à cet endroit du procédé va fragiliser mécaniquement les résidus de flux . - les résidus de flux sont, à cet endroit du procédé, encore chauds et donc non stabilisés, ce qui permet une meilleure efficacité du système de nettoyage, et donc un temps de traitement plus court (menant à une moindre consommation de CO2 et de gaz vecteur). mais de façon plus remarquable encore, l'opération combinée de nettoyage et de refroidissement pratiquée à cet endroit du procédé, donc en un point où les cartes sont encore chaudes permet d'éviter les phénomènes de condensation et donc la nécessité de sécher les cartes en aval : on évite la condensation de l'humidité de l'air ambiant sur la carte après traitement du fait d'une intervention à un endroit du procédé où la température des cartes est encore élevée, et en contrôlant l'opération on peut et l'on choisi de ne pas descendre la température de la carte en dessous du point de rosée de l'atmosphère environnante (typiquement de l'atelier producteur). A titre d'exemple illustratif pour mieux fixer les idées, on va chercher à atteindre une température finale de cartes qui soient manipulables par un opérateur (par exemple de 20 à 50 °C) mais en restant en tout état de cause au dessus du point de rosée de l'atmosphère de la pièce environnante, par exemple pas au dessous de 10°C pour une pièce qui est à 20°C et 50% d'humidité relative. on notera par ailleurs que si l'on est confrontés sur le site utilisateur considéré à un équipement de brasage qui dans certains cas refroidi déjà très efficacement les cartes, l'application du procédé selon la présente invention permettra de modérer l'action de la zone de refroidissement intrinsèque à l'équipement de brasage (ce qui économiquement est avantageux), tout en appliquant le procédé de nettoyage et refroidissement combinés conforme à l'invention en amenant les cartes à une température qui ne risque à aucun moment d'être au dessous du point de rosée de l'atmosphère de la pièce environnante.
La présente invention a donc pour objet un procédé de fabrication de cartes électroniques comportant une opération de brasage de composants électroniques sur un support, par exemple un circuit imprimé, du type où l'on procède après brasage à une opération de nettoyage de tout ou partie de la carte afin d'en éliminer des résidus de flux de brasage, se caractérisant en ce que l'on procède, après brasage, à une étape combinée de refroidissement et nettoyage de tout ou partie de la carte par l'application d'un fluide de traitement constitué d'un flux de particules de CO2 à l'état solide dans un gaz porteur, application réalisée dans les conditions suivantes : l'application du fluide est réalisée de façon à descendre la température de la dite tout ou partie de la carte à une température finale située au dessus du point de rosée de l'atmosphère environnante.
Le procédé selon la présente invention pourra par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes . - ladite application est effectuée à l'aide de une ou plusieurs buses de projection localisée ; - ladite application est effectuée à l'aide de une ou plusieurs rampes de pulvérisation de CO2 ; l'opération combinée de nettoyage et refroidissement est effectuée dans une zone de refroidissement interne à l'équipement de brasage 30 proprement dit située dans sa dernière portion, ou bien dans un équipement dédié et indépendant situé à l'extérieur de l'équipement , immédiatement en aval de la zone de sortie de l'équipement de brasage ; - l'application est effectuée à un moment où la température de la dite tout ou partie de la carte est située dans une gamme allant d'une température inférieure au liquidus de l'alliage utilisé pour réaliser le brasage à une température de 50 °C; - l'application du fluide est réalisée de façon à descendre la température de la dite tout ou partie de la carte à une température finale située dans la gamme allant d'environ 50 °C à environ 10°C ; - on a procédé au préalable à une modération de l'action de la zone de refroidissement intrinsèque à l'équipement de brasage (ce qui économiquement est avantageux).
L'application du procédé conforme à l'invention a donné d'excellents résultats qualitatifs, tant de propreté des cartes que de refroidissement de ces cartes pour les rendre compatibles avec une manipulation et/ou avec des étapes ultérieures de test ou d'inspection, en supprimant toute nécessité de séchage de ces cartes en aval. Les résultats obtenus ont ainsi démontré des résultats de nettoyage au moins équivalents voire supérieurs à ce qui est obtenu de façon comparative dans un nettoyage de ces mêmes cartes par voie hydrosoluble.30
Claims (7)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication de cartes électroniques comportant une opération de brasage de composants électroniques sur un support, par exemple un circuit imprimé, du type où l'on procède après brasage à une opération de nettoyage de tout ou partie de la carte afin d'en éliminer des résidus de flux de brasage, se caractérisant en ce que l'on procède, après brasage, à une étape combinée de refroidissement et nettoyage de tout ou partie de la carte par l'application d'un fluide de traitement constitué d'un flux de particules de CO2 à l'état solide dans un gaz porteur, application réalisée dans les conditions suivantes : l'application du fluide est réalisée de façon à descendre la température de la dite tout ou partie de la carte à une température finale située au dessus du point de rosée de l'atmosphère environnante.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite application est effectuée à l'aide de une ou plusieurs buses de projection localisée.
- 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite application est effectuée à l'aide de une ou plusieurs rampes de pulvérisation de CO2 .
- 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape combinée de nettoyage et refroidissement est effectuée dans une zone de refroidissement interne à l'équipement de brasage proprement dit située dans sa dernière portion ou bien dans un équipement dédié et indépendant situé à l'extérieur de l'équipement , immédiatement en aval de la zone de sortie de l'équipement de brasage.
- 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite application dufluide est effectuée à un moment où la température de la dite tout ou partie de la carte est située dans une gamme allant d'une température inférieure au liquidus de l'alliage utilisé pour réaliser le brasage à une température de 50 °C.
- 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite application de fluide est réalisée de façon à descendre la température de la dite tout ou partie de la carte à une température finale située dans la gamme allant d'environ 50 °C à 10°C.
- 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on a procédé au préalable à une modération de l'action de la zone de refroidissement intrinsèquement présente dans l'équipement de brasage.
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