Un client a fourni plusieurs cartes électroniques assemblées présentant des résidus visibles après soudage autour des joints traversants, des broches de CI, des boîtiers SMD, des terminaisons LED et des composants de puissance.

Les images au microscope montrent différentes couleurs de PCB et structures de composants, mais la plupart des échantillons présentent le même problème visible : des résidus brillants ou blancs subsistent autour des zones soudées et sur le masque de soudure environnant.

L’évaluation ne visait pas à appliquer une seule machine à toutes les cartes. Elle devait déterminer le procédé de nettoyage le mieux adapté à l’emplacement de la contamination, à l’accessibilité des composants et au résultat requis.

DEZ propose les deux Machines de nettoyage de PCBA et machines de nettoyage à la glace carbonique. Les procédés disponibles comprennent le brossage simple face, le lavage aqueux complet et le nettoyage local sans eau à la glace carbonique.

Table des Matières

Exigences du client en matière de nettoyage

Les échantillons soumis présentaient plusieurs difficultés de nettoyage :

Résidus de flux exposés autour des joints de soudure traversants ;
Dépôts entre les broches de CI exposées ;
Contamination autour de petits boîtiers SMD ;
Résidus sur les terminaisons LED ;
Dépôts de procédé blancs sur les pastilles et le masque de soudure ;
Flux autour de composants de puissance SMT et THT mixtes.

Les images confirment les zones où les résidus visibles ont été réduits. Toutefois, les photographies ne permettent pas d’identifier la composition exacte du flux ni de fournir une valeur de contamination ionique.

Le procédé de nettoyage doit donc être choisi à partir des éléments visibles et d’informations de production complémentaires, notamment le type de flux, le dégagement sous les composants, les matériaux de la carte, le débit requis et les critères d’acceptation du client.

Équipements de nettoyage étudiés

Les trois machines suivantes représentent les principaux procédés de nettoyage évalués pour ces échantillons.

Nettoyage par brossage simple face – DEZ-C758

La Machine de nettoyage PCBA DEZ-C758 à un seul côté est conçu pour les traces de flux visibles, les billes de soudure libres et les débris de surface concentrés sur un côté soudure accessible.

Le procédé utilise une application contrôlée du produit de nettoyage, un brossage humide multidirectionnel, un brossage à sec et un séchage par ventilation. Il convient aux surfaces planes côté soudure que les brosses peuvent atteindre sans contact inadapté avec les composants ou les structures saillantes.

Machine de nettoyage PCBA côté unique DEZ C758

Nettoyage aqueux hors ligne – DEZ-C743

La DEZ-C743 nettoyeur de lot PCBA hors ligne réalise le lavage chimique par pulvérisation, le rinçage à l’eau DI et le séchage à l’air chaud dans une chambre fermée.

C’est le choix principal lorsque la contamination s’étend sur des zones équipées de composants, lorsque plusieurs faces de la carte doivent être nettoyées ou lorsque les résidus dissous et le produit de nettoyage doivent être rincés. Plusieurs PCBA compatibles peuvent être traitées dans le panier à deux niveaux.

Machine de nettoyage PCBA hors ligne pour défabrication de lot DEZ-C743

Nettoyage de PCBA à la glace carbonique – DEZ-C7310

La Machine de nettoyage à glace carbonique DEZ-C7310 PCBA est un poste fixe destiné aux résidus accessibles de flux, de colophane et de retouche.

L’air comprimé dirige les particules de glace carbonique vers la zone contaminée. La glace carbonique détache les dépôts de surface compatibles puis se sublime ; le procédé ne nécessite donc ni rinçage à l’eau ni séchage à l’air chaud.

Il convient aux résidus localisés autour des joints, broches et composants exposés lorsque la buse dispose d’un accès direct et que l’assemblage a réussi les essais de compatibilité avec la pression et les matériaux.

Machine de nettoyage par glace carbonique pour PCBA

Échantillon 1 : Joints de soudure traversants

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La photographie supérieure montre un film brillant autour d’un groupe de joints de soudure traversants. Les résidus s’étendent entre les joints adjacents et sur le masque de soudure foncé.

La photographie inférieure montre une réduction du film de surface étendu. Les joints de soudure individuels et les pistes environnantes se distinguent plus facilement.

La contamination est concentrée sur une zone ouverte et relativement plane du côté soudure, qui semble accessible aux brosses de nettoyage.

La glace carbonique convient lorsque le client exige un nettoyage local sans eau autour des joints exposés ou lorsque l’emploi d’un nettoyant liquide suivi d’un séchage n’est pas souhaité.

Utilisez la DEZ-C743 lorsque : la même contamination s’étend aux deux faces ou que l’ensemble de l’assemblage doit être lavé et rincé à l’eau DI.

Échantillon 2 : Broches de CI à pas fin

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Avant le nettoyage, des résidus visibles entourent les deux rangées de broches du CI. De petits dépôts brillants sont visibles entre les terminaisons métalliques rapprochées.

Après le nettoyage, les espaces entre les broches sont plus nets et les résidus de surface sont moins visibles.

Les résidus sont exposés autour des broches du composant et peuvent éventuellement être traités avec une buse de glace carbonique ciblée. La pression de projection, la distance et l’angle doivent être validés sur le boîtier réel.

Choisissez le procédé aqueux si la contamination peut s’étendre sous le composant ou si le processus nécessite une dissolution chimique suivie d’un rinçage à l’eau DI.

La DEZ-C758 n’est pas recommandée pour cette zone équipée de composants, car le contact direct des brosses n’est pas adapté.

Échantillon 3 : Petits composants SMD

Cette zone comprend une résistance à puce, un petit circuit intégré et des terminaisons soudées à proximité.

L’image supérieure montre des dépôts visibles autour des bords des pastilles. Dans l’image inférieure, les contours des composants et les zones soudées sont plus nettement définis.

La glace carbonique convient lorsque la contamination est limitée aux surfaces exposées autour de ces composants et qu’un nettoyage local sans eau est requis.

Utilisez le nettoyage aqueux par lots lorsque plusieurs modèles de PCBA exigent un lavage, un rinçage et un séchage complets, ou lorsque les résidus se trouvent dans plusieurs zones de la carte.

Échantillon 4 : Boîtier SMD à trois broches

Des résidus visibles entourent les trois pastilles soudées du petit boîtier SMD. Le film s’étend du corps du composant jusqu’au masque de soudure voisin.

Après le nettoyage, les pastilles semblent plus nettement séparées de la surface du PCB environnante.

Il s’agit d’une application particulièrement adaptée à la glace carbonique, car la contamination est localisée, exposée et située autour d’un boîtier de composant accessible. Elle ressemble aux résidus produits lors du remplacement d’un composant ou d’une opération de soudage localisée.

Choisissez le nettoyage aqueux par lots lorsque les mêmes résidus sont répartis sur l’ensemble de la PCBA plutôt que limités à une seule zone de réparation.

Échantillon 5 : Terminaisons de composants LED

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La photographie supérieure montre des résidus autour des broches et des bords du boîtier LED. Après le nettoyage, le film de surface étendu est réduit.

Certaines variations de couleur subsistent sur les terminaisons métalliques. Le nettoyage de surface ne restaure pas le revêtement et n’inverse pas toutes les variations de couleur dues au soudage.

La glace carbonique permet d’accéder directement aux broches exposées sans introduire de liquide. Le boîtier LED, les joints d’étanchéité et les matériaux environnants doivent supporter la pression, la buse et la distance de travail sélectionnées.

Utilisez le nettoyage aqueux lorsque l’ensemble LED complet doit être lavé et rincé et que tous les composants sont compatibles avec le produit de nettoyage et les conditions de séchage.

Échantillon 6 : Résidus de procédé blancs

La PCBA verte présente d’importants dépôts blancs autour des pastilles de composants, des empreintes non équipées et des repères sérigraphiés.

Après le nettoyage, la surface est nettement plus propre et les contours des pastilles ainsi que les repères sont plus faciles à inspecter.

La photographie ne permet pas de déterminer si le dépôt est du flux, un produit de nettoyage séché ou un autre contaminant de production.

Un lavage chimique complet suivi d’un rinçage à l’eau DI constitue la méthode initiale la plus sûre lorsque la composition des résidus est inconnue et que la contamination couvre une zone étendue de la carte.

La glace carbonique ne doit être sélectionnée que si les essais confirment que le dépôt est un matériau de surface accessible pouvant être détaché sans dissolution chimique ni rinçage.

La DEZ-C758 n’est pas adaptée si la contamination se trouve sur une surface équipée de composants ou autour de structures que les brosses ne peuvent pas atteindre.

Échantillon 7 : Composants de puissance mixtes

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Cet échantillon combine une inductance de puissance, de grands joints de soudure et de petits composants montés en surface.

Un film brillant est visible autour des grands joints avant le nettoyage. L’image inférieure montre moins de résidus visibles sur la même zone.

La glace carbonique convient à l’élimination localisée du flux autour des joints exposés des composants de puissance lorsque la buse peut atteindre la surface contaminée.

Utilisez le nettoyage aqueux par lots lorsque les résidus sont répartis sur l’ensemble de l’assemblage ou qu’un lavage et un rinçage à l’eau DI sont nécessaires.

La DEZ-C758 est moins adaptée du côté équipé de composants, car l’inductance de puissance et les différentes hauteurs de composants limitent l’accès des brosses.

Résumé de l’association des produits

Échantillon	Structure des composants	Produit principal	Alternative
1	Côté soudure traversant ouvert	DEZ-C758	DEZ-C7310 ou C743
2	Broches de CI à pas fin	DEZ-C7310	DEZ-C743
3	Petits composants SMD	DEZ-C7310	DEZ-C743
4	Boîtier local à trois broches	DEZ-C7310	DEZ-C743
5	Broches de composants LED	DEZ-C7310 après essais	DEZ-C743
6	Résidus blancs étendus	DEZ-C743	DEZ-C7310 après essais
7	Assemblage de puissance mixte	DEZ-C7310	DEZ-C743

Problèmes résolus

Flux visible lors de l’inspection finale

Des résidus brillants autour des joints et des composants peuvent empêcher un assemblage fini de satisfaire aux exigences d’aspect. L’élimination du film facilite l’inspection de la zone des composants sous grossissement.

Nettoyage manuel incohérent

L’essuyage manuel dépend de l’accès de l’opérateur, de la pression, de la quantité de produit chimique et du temps de nettoyage. Il est difficile d’obtenir le même résultat entre des broches de CI étroites, de grands joints traversants et des structures de composants mixtes.

Résidus de retouche localisés

Le remplacement de composants et le soudage manuel peuvent laisser du flux autour d’une zone de réparation limitée. La glace carbonique est adaptée lorsque les résidus sont directement accessibles et que la carte complète ne doit pas passer par un procédé liquide.

Contamination sur l’ensemble de l’assemblage

Lorsque les résidus couvrent plusieurs zones ou peuvent subsister autour de composants à faible dégagement, un procédé aqueux assure le lavage, le rinçage à l’eau DI et le séchage de l’ensemble de l’assemblage.

Résidus accessibles côté soudure

Lorsque la contamination est limitée à un seul côté soudure ouvert, le nettoyage par brossage peut éliminer les traces de flux visibles et les billes de soudure libres sans laver le côté équipé de composants.

Pourquoi une seule machine ne convient pas à toutes les PCBA

Les sept échantillons montrent que l’indication « résidus de flux » ne suffit pas pour sélectionner l’équipement.

Deux PCBA peuvent présenter une contamination d’aspect similaire tout en nécessitant des machines différentes en raison de :

Emplacement des résidus ;
Hauteur des composants ;
Espacement des pastilles ;
Accessibilité de la surface ;
Compatibilité chimique ;
Niveau de propreté requis ;
Volume de production ;
Fonctionnement en ligne ou hors ligne.

Un dépôt visible sur un côté soudure traversant ouvert peut convenir au brossage. Le même dépôt entre des broches de composants peut nécessiter un nettoyage à la glace carbonique ou par pulvérisation aqueuse. La contamination sous des boîtiers à faible dégagement peut nécessiter un lavage et un rinçage à l’eau DI.

Propreté visuelle et propreté ionique

Ces comparaisons au microscope montrent les variations de la contamination visible en surface. Elles ne fournissent aucune donnée sur la propreté ionique.

La glace carbonique et le nettoyage par brossage peuvent éliminer les résidus visibles accessibles, mais ils ne doivent pas être présentés comme preuve qu’une limite numérique de contamination ionique a été atteinte.

Lorsque le client impose un niveau de propreté ionique, fournissez la méthode d’essai et la valeur d’acceptation avant de confirmer le procédé. Un lavage aqueux, un rinçage contrôlé, un séchage et des essais ultérieurs peuvent être nécessaires.

Résultat du projet

Les sept comparaisons montrent que les résidus visibles ont été réduits sur différentes structures de PCBA :

Les joints de soudure traversants sont devenus plus faciles à inspecter ;
L’espacement entre les broches à pas fin est apparu plus net ;
Les résidus autour des petits boîtiers SMD ont été réduits ;
Les zones LED et composants de puissance présentaient moins de film de surface ;
Les dépôts blancs sur le PCB vert ont été considérablement réduits.

Le projet a également montré que l’équipement doit être sélectionné en fonction de l’emplacement de la contamination et des exigences de production, et non à partir du seul mot « flux ».