Procédé de cuisson pour les composants emballés sous plastique scellés.
Dans l'industrie de la fabrication électronique, le conditionnement sous film adhésif est une méthode courante de livraison de composants, notamment pour les résistances, les condensateurs, les circuits intégrés CMS, les transistors, les bornes et de nombreux autres types de pièces électroniques. Pour les circuits intégrés encapsulés dans du plastique et divers composants sensibles, les matériaux d'emballage sont hygroscopiques et absorbent facilement l'humidité ambiante pendant le stockage et le transport. Lorsque ces composants humides sont intégrés au processus d'assemblage CMS et subissent un brasage par refusion à haute température, l'humidité interne s'évapore et se dilate rapidement. Si la contrainte générée par cette vapeur d'eau interne dépasse la limite de résistance du matériau d'emballage, elle peut provoquer des fissures internes, un délaminage, des dommages aux points de connexion en or, voire un « effet popcorn », entraînant des défaillances de brasage et une dégradation significative de la fiabilité du produit. Par conséquent, un traitement thermique et une déshumidification appropriés des composants conditionnés sous film adhésif et conditionnés dans du plastique avant leur insertion constituent une étape cruciale du processus afin de garantir la qualité du brasage CMS et la fiabilité du produit.
I. Fonctions de la cuisson des composants emballés sous plastique scellés avec du ruban adhésif
1. Éliminer l'humidité interne et prévenir les risques d'effet popcorn
Le passage au four est la méthode la plus efficace pour éliminer l'humidité. En plaçant les composants dans un environnement à température élevée appropriée, l'humidité absorbée par le boîtier se diffuse et s'évapore plus rapidement, ramenant ainsi le taux d'absorption d'humidité du composant à un niveau acceptable. Ceci est essentiel pour prévenir la fissuration de l'encapsulation, le délaminage et autres défaillances similaires lors du brasage par refusion.
2. Amélioration de la qualité de la soudure et de la soudabilité
Outre l'humidité interne, des traces d'eau et de contaminants volatils adsorbés sur les conducteurs peuvent également affecter la qualité de la soudure. Le passage au four élimine efficacement ces facteurs indésirables, permettant à la soudure d'imprégner plus complètement les pastilles et les conducteurs, améliorant ainsi la qualité de la soudure et réduisant les défauts tels que les soudures froides ou les faux joints.
3. Restauration de la durée de vie des composants du plancher
Chaque composant sensible à l'humidité (MSD) possède un seuil de sensibilité à l'humidité (MSL) spécifique et une durée d'exposition admissible correspondante dans l'environnement de production. Une fois ce seuil dépassé, le composant ne peut plus être assemblé directement en toute sécurité. Le respect de la norme IPC/J-STD-033 pour l'étuvage permet de restaurer la durée de vie initiale du composant, garantissant ainsi sa fiabilité lors des assemblages ultérieurs.
4. Prolonger la durée de stockage et réduire les coûts liés aux rebuts de matériaux
Pour les emballages scellés, en particulier les dispositifs sensibles à l'humidité tels que les circuits intégrés et les capteurs, la cuisson permet de remettre en état les composants qui ont absorbé de l'humidité ou dont la période de stockage est dépassée, évitant ainsi des pertes inutiles dues à la mise au rebut des matériaux.
II. Procédé de cuisson pour les composants emballés sous plastique scellés.
1. Réglages de température et de durée
Pour les composants emballés sous film plastique, une cuisson prolongée à basse température (40 °C) est recommandée. Bien que chronophage, ce procédé préserve efficacement l'intégrité de l'emballage plastique, en évitant la déformation du film de support et du film de couverture. Si les délais de production imposent des temps de cuisson plus courts, les composants doivent d'abord être retirés du film et transférés dans des plateaux résistants aux hautes températures (par exemple, des porte-plateaux haute température), puis cuits à 125 °C ou 90 °C. Après cuisson, les composants doivent être remis en place, soit avec du film, soit manuellement. Il est important de noter que le retrait et le recollage des composants augmentent les risques de dommages mécaniques et de décharges électrostatiques (DES) ; les opérateurs doivent porter des bracelets antistatiques, des gants et travailler sur des postes de travail protégés contre les DES.
2. Préparation avant cuisson
Avant la cuisson, retirez les contenants en papier et en plastique (cartons, papier bulle, film alimentaire). Enlevez également les élastiques ou les attaches des bobines en plastique pour éviter la fonte ou l'émission de gaz nocifs à haute température. Disposez les ingrédients en une seule couche sur des plaques de cuisson propres, en les espaçant suffisamment pour assurer une bonne circulation de l'air et éviter une cuisson inégale.
3. Contrôle de l'environnement de cuisson
La cuisson doit se dérouler dans un environnement sec et propre ; l’humidité relative à l’intérieur du four doit être maintenue à un faible niveau afin d’éviter la réabsorption d’humidité pendant la cuisson. Après cuisson, les composants non utilisés doivent être rapidement transférés dans une armoire sèche (≤ 10 % HR) ou remis sous vide avec un sachet déshydratant et des indicateurs d’humidité pour maintenir leur sécheresse.
4. Refroidissement et manipulation après cuisson
Après cuisson, les composants doivent refroidir naturellement à l'intérieur du four jusqu'à une température proche de la température ambiante (généralement inférieure à 40 °C) avant d'être retirés, afin d'éviter tout choc thermique ou réabsorption d'humidité due à un refroidissement rapide. Une fois retirés, ils doivent être soudés dans le délai imparti ; si une utilisation immédiate est impossible, ils doivent être stockés au sec.
III. Fours applicables aux composants emballés sous plastique scellé.
Plusieurs types de fours sont couramment utilisés pour la cuisson de composants emballés sous plastique scellé :
1. Four à circulation d'air chaud
Doté de ventilateurs internes pour une convection forcée, assurant une répartition uniforme de la température (tolérance typique de ±2 °C). Adapté aux composants de précision nécessitant un chauffage constant, et disponible en grandes capacités pour le traitement par lots. La conception du flux d'air doit être soigneusement étudiée afin d'éviter toute déformation des rubans par l'air chaud direct.
Le procédé consiste à remplir l'appareil d'azote de haute pureté pendant la cuisson afin de créer une atmosphère inerte, empêchant ainsi l'oxydation des conducteurs et des pastilles à haute température. La faible humidité de l'azote accélère l'évaporation de l'humidité, ce qui le rend idéal pour les dispositifs plaqués métaux précieux ou les produits à haute fiabilité. L'azote améliore également la conductivité thermique, réduit le temps de cuisson et limite le vieillissement thermique des rubans plastiques.
En créant une dépression sous vide, l'humidité peut s'évaporer à basse température, réduisant considérablement la durée de cuisson ou les températures requises. Pour les composants emballés sous plastique et scotchés, le vide permet une déshydratation efficace à 90 °C, voire moins, évitant ainsi toute déformation thermique des bandes et bobines porteuses. Ce procédé est idéal pour les composants à haute résistance à la traction, les emballages épais ou les applications où l'intégrité de la bande est primordiale.
Doté de systèmes de filtration HEPA garantissant un niveau de propreté de classe 100 ou 1000, cet appareil prévient la contamination par les microparticules lors de la cuisson. Il convient aux secteurs exigeants tels que l'électronique médicale et l'aérospatiale.
5. Considérations relatives au choix du four
Le choix du four doit tenir compte de la sensibilité à l'humidité du composant, des dimensions et de l'épaisseur de l'emballage, de la résistance thermique du ruban adhésif, du volume de production et des exigences de qualité. Quel que soit le type de four, il doit être équipé de capteurs de température étalonnés et de dispositifs de contrôle de l'humidité afin de garantir la traçabilité et la constance du processus. Un contrôle périodique de l'uniformité de la température est indispensable pour éviter les zones trop chaudes ou trop froides susceptibles d'entraîner une cuisson insuffisante ou d'endommager les composants.
Le traitement thermique des composants emballés sous plastique et scellés par ruban adhésif est une étape cruciale de la fabrication électronique. Qu'il s'agisse de l'introduction de nouveaux matériaux, de la récupération des stocks ou d'opérations de retouche, tout risque d'exposition à l'humidité exige le strict respect des normes de traitement thermique. L'objectif principal est d'éliminer complètement l'humidité accumulée à l'intérieur de l'emballage grâce à des paramètres de température et de durée rigoureusement contrôlés. Ce traitement permet d'éliminer les défauts critiques tels que l'effet popcorn et le délaminage lors du brasage par refusion, de réduire les contraintes internes, de stabiliser les propriétés des matériaux et de garantir une base solide pour les processus de brasage ultérieurs.