Pourquoi nettoyer les flux "No Clean" ?

Ce titre peut apparaitre comme une ineptie, néanmoins de plus en plus de clients ou d’EMS demandent ou réalisent le nettoyage des cartes électroniques fabriquées avec du flux No-Clean. Certaines raisons sont compréhensibles et vont dépendre de la finalité de l’utilisation de la carte électronique. Néanmoins, j’ai assisté à un webinaire d’Aqueous Technologies qui m’a fait réfléchir sur le fait de systématiser cette opération de nettoyage.

L’origine de l’utilisation des flux « No Clean » est survenu à la suite de la ratification du Protocole de Montréal en 1987. Ce traité a banni bon nombre de produits désignés responsables de la destruction de la couche d’ozone, et notamment le CFC 113, très largement utilisé à l’époque pour nettoyer les flux à base de colophanes. Une idée a donc émergé : utiliser un flux qui n’aurait pas besoin d’être nettoyé. Les fabricants ont donc formulé des flux contenant des solvants, des activateurs et des additifs rhéologiques qui laissaient des résidus non-ioniques en très faible quantité, le tout encapsulé dans un résidu résineux. Cette « alchimie » est commandée par des activateurs qui sont thermo-réactifs. A cette époque, la faible densité des cartes électroniques, des sites industriels d’un haut niveau de propreté, de protocoles de manutentions stricts ont permis de satisfaire les fameux 1.56µg/cm² eq Nacl de contamination ionique (voir mon article « Mesure de la propreté des cartes électronique, pas si simple que cela ! ».

Mais de nos jours, la donne a bien changé : l’espace entre les pistes ou les plages d’accueil diminue drastiquement, la tension appliquée augmente considérablement, induisant une différence de potentiel important, cela étant propice à la formation de processus électrochimique (électro-migration) pouvant provoquer des courts-circuits, mais aussi à des pannes intermittentes. Intervient alors la protection par du vernis qui, créant une véritable barrière contre l’humidité, doit éviter toute formation de denditres.

Néanmoins la miniaturisation des composants vers du 01005 voire même avec l'arrivée prochaine du 008004 font que les électrodes sont de plus en plus proches. Ce qui fait qu’un composant peut être encapsulé entièrement dans le mix (activateur/ résine) et l’on peut aboutir à la formation de dendrites sur un même composant pourtant vernis, mais entièrement encapsulé.

De même les stand-off des composants se réduisent, piégeant quand même du flux mais plus difficilement activable par la chaleur des fours à refusion et donc laissant des résidus acides et ioniques non encapsulés. Il faut donc parfaitement maitriser la quantité d’énergie et la température du four qui permettra à la fois d’évaporer les activateurs et de ne pas surchauffer les composants, ce qui n’est pas toujours évident d’autant plus que la population des composants au sein des cartes est de plus en plus hétérogène.

Un exemple d’un non-respect des procédures de nettoyage a été un rappel important de BMWi3 en 2018 pour perte de puissance immédiate du moteur !!!

Ces résidus peuvent se maitriser (plus ou moins facilement) via un travail pointu à chaque étape du process utilisant ces flux : CMS, brasage vague et manuel.

Mais, et c’est ce qui m’a fait réfléchir, c’est qu’il ne faut pas écarter les autres pollutions que peut éliminer un bon nettoyage :

Les résidus d’assemblage (par exemple de minuscules fibres d’époxy lors d’un dégrappage de timbres poste), les résidus humains (cartes mal prises à mains nues ou avec des gants non totalement propres, réparations …), des résidus de composants eux-mêmes (copeaux de boitiers plastique, restes d’agent de démoulage, oxydes de finition mal nettoyés, chimie de protection pas totalement figée …), mais aussi des résidus sur les PCB lors de leur fabrication (résidus issus du etching, chimie liée aux films photo-imageable, nettoyants alcalins …).

Donc, certes il vaut mieux parfois ne pas nettoyer que de mal nettoyer (attention, le défluxage n’est pas du nettoyage mais bien de la répartition des résidus sur l’ensemble de la carte !) avec un produit qui ne sera pas en adéquation avec les flux utilisés, mais il faut surtout connaitre l’utilisation future de la carte avant de prendre la décision de ne pas nettoyer : environnement de fonctionnement de la carte (température, humidité, salinité, vibrations …), voltages appliqués mais aussi de sa géométrie (densité, stand-off …).

Mon expérience me montre que de plus en plus de donneurs d’ordres exigent qu’un nettoyage adéquat soit réalisé sur leurs cartes. La prochaine étape sera, à mon avis, une exigence sur la preuve objective de nettoyage, lié à l’amendement 1 de la JSTD 001 (voir mon article pré-cité).

Afin de dissiper tout malentendu, je ne suis lié à aucun fabricant, distributeur de machine à nettoyer les cartes ou de produits pour les nettoyer.

Donc connaissez parfaitement vos produits, maitrisez vos process et vous serez en mesure d’effectuer votre propre réflexion sur l’utilité de nettoyage de vos produits.