Nettoyage par ultrasons des cartes électroniques après brasage

Nettoyer une carte assemblée est un procédé en cinq étapes, et le lavage n'en est qu'une. Une carte bien lavée mais rincée à l'eau du robinet, ou séchée en surface alors que l'eau reste sous un QFN, peut quitter la ligne avec plus de contamination ionique qu'avant. Cet article couvre toute la chaîne ; la chimie propre à chaque type de flux se trouve dans éliminer les résidus de flux.

Ce que laisse chaque procédé de brasage

Les cartes refusionnées demandent un bain qui passe sous les composants à faible hauteur de dégagement ; les cartes brasées à la vague demandent un bain capable d'absorber beaucoup de flux avant d'être épuisé ; les cartes brasées à la main portent un résidu partiellement activé, le plus corrosif des trois.

Étape 1 : lavage

La chimie de lavage suit le flux : un saponifiant ou un dissolvant de flux formulé pour la colophane et le no-clean, de l'eau déionisée chaude avec un tensioactif doux pour le flux hydrosoluble. Les réglages types sont 40 kHz, 45 à 55 °C et 3 à 6 minutes, sweep activé. Placez les cartes sur la tranche dans un support, face composants tournée vers les transducteurs ou à la verticale, avec au moins une épaisseur de carte d'écart entre deux cartes pour que le liquide circule. Des cartes posées à plat les unes sur les autres masquent complètement celle du dessous ; voir le chargement du panier.

Un bain neuf est chargé d'air dissous qui absorbe l'énergie de cavitation sous les composants. Dégazez avant la première charge ; voir sweep et dégazage.

Étape 2 : rinçage à l'eau déionisée

Le rinçage enlève la chimie de lavage et le flux dissous qu'elle transporte désormais. Les deux sont ioniques, et les deux sont précisément ce que le nettoyage devait enlever.

• Rinçage 1 : eau déionisée tiède, sous ultrasons, 2 à 3 minutes. C'est l'étape qui chasse le résidu saponifié de dessous les composants.
• Rinçage 2 : eau déionisée propre, sans ultrasons ou brièvement avec, comme rinçage final.

Mesurez le rinçage final avec un conductimètre ou un résistivimètre et changez ou régénérez l'eau selon cette mesure, pas selon le calendrier. L'eau du robinet n'est jamais utilisée sur une carte.

Étape 3 : séchage

Sécher une carte est plus difficile que sécher une pièce métallique, car l'eau se trouve là où l'air n'arrive pas : sous les BGA et les QFN, dans les connecteurs et dans les trous non métallisés. La surface sèche en quelques minutes, alors que la carte retient encore de l'eau en dessous.

• Laissez égoutter le support au-dessus de la cuve de rinçage pendant une minute, cartes sur la tranche.
• Soufflez à l'air comprimé propre, sec et déshuilé, en biais sous les gros composants.
• Séchez à l'air chaud filtré à 50 à 60 °C, 15 à 30 minutes, plus longtemps pour les cartes comportant beaucoup de composants à terminaisons sous boîtier. Restez sous la plus basse limite de température de la nomenclature ; les écrans, certains connecteurs et les batteries la fixent.

L'eau sous un composant sèche en dernier et laisse derrière elle tout ce que contenait le rinçage final ; voir rinçage et séchage.

Étape 4 : contrôler la propreté

Les méthodes d'essai courantes sont décrites dans l'IPC-TM-650 et référencées par la J-STD-001 :

Les éditions récentes de la J-STD-001 ont abandonné un seuil ROSE unique au profit d'une qualification du procédé fondée sur des preuves objectives, par exemple des données SIR. La limite vient de la spécification de votre client et de l'édition qu'elle cite. Ce que la machine apporte, c'est la reproductibilité : le même programme, le même état du bain et la même qualité de rinçage à chaque équipe.

Étape 5 : préparer le vernis de tropicalisation

Le vernis de tropicalisation est la raison la plus fréquente d'installer une ligne de nettoyage de cartes. Un vernis appliqué sur des résidus de flux, même no-clean, peut démouiller, se décoller ou piéger des matières ioniques en dessous, où elles provoquent la défaillance que le vernis devait empêcher.

• Nettoyez, rincez et séchez comme ci-dessus ; la carte doit être sèche sous les composants, pas seulement en surface.
• Vernissez dans les heures qui suivent, pas dans les jours. Stockez les cartes nettoyées couvertes, dans une zone propre.
• Manipulez uniquement avec des gants propres et par les bords.
• Masquez après le nettoyage, pour que le nettoyage n'attaque pas le matériau de masquage.
• La fiche technique du fournisseur de vernis indique l'état de surface requis. L'IPC-CC-830 couvre la qualification du vernis lui-même.

Ce qui reste hors du bain

Les relais et interrupteurs non étanches, les microphones et capteurs MEMS, certains quartz, les écrans et tout ce qui porte la mention « pas de nettoyage aux ultrasons » sont implantés après le nettoyage ou masqués, ou bien la carte est nettoyée à la main. Le guide des risques pour l'électronique de précision donne la liste complète.

Quelle machine

Pour les modules qui reviennent du terrain plutôt que de la ligne, voir le nettoyage des modules électroniques après réparation. La page secteur électronique regroupe les articles liés.