Contexte :
Beaucoup de vernis présentent une faible mouillabilité et adhèrent peu ou pas pour des raisons allant de la nature même du vernis à la propreté des assemblages ou encore aux résidus qui apparaissent sur les composants lors de leur fabrication.
Problème :
Ce phénomène que nous pouvons qualifier de ‘démouillage’ génère des défauts qualité qui doivent être réparés en ligne ou en îlot, faisant ainsi chuter la performance qualité et productivité sur la ligne de vernissage.
Solution d’EXELSIUS :
Afin de répondre à ce problème, EXELSIUS a développé une solution de procédé sur la base d’un plasma à air à pression atmosphérique intégré dans une architecture spécifique combinée à un système de programmation automatique faisant l’objet d’un brevet. Ainsi, un traitement de surface est réalisé, qui peut être sélectif, et qui améliore sensiblement la mouillabilité de la surface à vernir. Nous parlons d’activation de surface.
Pour ce qui concerne la technologie embarquée, le plasma à air à pression atmosphérique consiste à générer un arc électrique dans l’air entre deux électrodes et à souffler cet air chargé en espèces dites polaires qui ‘se greffent’ alors sur la surface traitée et participent à la démultiplication des forces de Van der Walls responsables de cette amélioration de la mouillabilité en surface.
En règle générale sur les cartes produites, la tension de surface mesurée peut être bien inférieure à 38mN/m, ce qui est considéré comme insuffisant (certaines mesures témoignent de tension de surface inférieure à 34mN/m). La solution EXELSIUS permet typiquement de passer d’une tension de surface de 34mN/m à 46mN/m, supérieure à la norme qui est de 38mN/m. Ce résultat est obtenu sans risque d’altération des composants, grâce à l’algorithme embarqué permettant la programmation automatique de la trajectoire de la torche soufflant le plasma.
Les analyses XPS réalisées démontrent l’amélioration de la mouillabilité et de l’adhésion chimique. Cette amélioration provient de l’activation par plasma à pression atmosphérique qui modifie la structure sur les 15 premiers nanomètres de la surface de la carte électronique en ‘greffant’ des fonctions polaires liées à des structures moléculaires à base d’atomes d'azote et d'oxygène.
Les résultats des essais réalisés démontrent que la technologie à plasma à pression atmosphérique brevetée par EXELSIUS :
- Améliore sensiblement la mouillabilité et l’adhérence des vernis de tropicalisation
- Ne dégrade aucunement les spécifications et caractéristiques électriques des composants passifs et actifs dans les limites des spécifications des composants
- Ne dégrade aucunement les spécifications optiques des composants photosensibles dans les limites des spécifications des composants
- Ne provoque pas d’abrasion ou d’altération de la surface des cartes électroniques
- Ne provoque pas d’abrasion ou d’altération de la surface des cartes électroniques
- Permet toujours des réparations manuelles sur les cartes électroniques
Contexte :
Les vernis utilisent généralement des traceurs luminescents permettant le contrôle et l’inspection sous un rayonnement UV, d’une longueur d’onde de 365nm. La quantité de vernis déposée et la luminescence du traceur sont suffisants pour avoir une visualisation efficace du vernis avec diverses sources. Néanmoins certains vernis Fluoroacrylate sont appliqués en très fine épaisseur et ne peuvent être visualisés que sous un rayonnement UV de 254nm.
Problème :
Avec une épaisseur faible et une quantité limitée de traceurs luminescents, l’inspection requière une forte puissance UV. L’utilisation de source UV-C dans un équipement d’inspection visuelle peut être très dangereux pour les yeux des opérateurs. De plus, la faible quantité de traceurs demande à ce que la lumière visible soit réduite le plus possible, pour permettre un contraste suffisant, et ainsi permettre une visualisation satisfaisante du vernis sur le PCBA.
Solution d’EXELSIUS :
La solution d’EXELSIUS a été de modifier l’équipement d’inspection visuel XVIEW. L’équipement utilise des LED 365nm de longueur d’onde en standard pour mettre en surbrillance le vernis. Pour visualiser le vernis Fluoroacrylate (3M™ Novec™ 2704), certaines modifications ont été nécessaires.
- Intégrer une source UV-C 254nm
- Réduire au minimum la lumière visible à l’intérieur de l’équipement
- Empêcher un tout contact visuel avec les UV-C par les opérateurs
En complément, des volets latéraux (shutters) ont été ajoutés pour prévenir rayonnement direct ou indirect des UV-C vers l’extérieur.
Les tests réalisés avec du vernis déposé et du vernis sec sont positifs et permettent aux opérateurs de percevoir clairement la répartition du vernis sur les cartes.
En tant que fournisseur de solutions, EXELSIUS a su adapter un équipement standard pour résoudre une problématique client et satisfaire un besoin précis.
LA POLYMÉRISATION UV : C'EST QUOI ?
La polymérisation consiste à changer l'état de la matière, autrement dit, un produit appliqué sous forme liquide ou pâteuse devient solide après irradiation.
La réticulation par UV est un domaine spécialisé. Il faut déterminer la puissance, le temps et surtout le procédé d'exposition pour que le process fonctionne correctement.
Il existe deux types de réticulation :
- Par radicaux, ces derniers sont libérés par les Rayonnements UV et déclenchent la polymérisation. La réticulation peut être contrôlée et exécutée en plusieurs étapes
- la réticulation cationique relâche des acides qui entraînent la polymérisation. Une fois la réaction déclenchée, celle-ci ne peut plus être arrêtée.
Le durcissement par UV est la polymérisation d'un matériau lorsqu'il est exposé à la lumière ultraviolette.
La lumière UV est comprise entre 100 nm et 400 nm. Il existe plusieurs compositions de produits de dépose et protection UV, nécessitant différentes longueurs d'ondes UV pour polymériser.
Soit sur un spectre englobant les rayons UV-A à UV-C, on parle alors d'une " lampe UV Arc" ; soit sur une longueur d'onde UV spécifique, on parle alors d'une source LED (UV-A).
La plupart des vernis de tropicalisation UV industriels durcissent en profondeur par les UVA et en surface par les UVC .
La combinaison du temps et de l'intensité définit la dose d'exposition, cette dernière est indépendante de la focalisation. Ici les courbes grise et orange ont subi la même dose mais avec une focalisation différente.
Les matériaux ont un seuil d'intensité pour initier la polymérisation, qui doit être maintenu pendant un temps donné pour terminer le processus (radicaux libres). Toute dose inférieure à ce seuil ne permet pas la polymérisation complète et peut avoir un effet négatif, d'où l'importance du contrôle de tous ces paramètres.
POURQUOI LA POLYMÉRISATION UV ?
La productivité est un axe de développement primordial dans l'industrie d'aujourd'hui et de demain.
La technologie UV permet d'y répondre grâce à une empreinte au sol minime et des cycles de production courts en comparaison des autres procédés existants.
Le second axe tout aussi important est l'impact environnemental. Il est réduit grâce à l'absence de solvant dans les vernis utilisés.
Par conséquent, non seulement les lignes de polymérisation ne nécessitent pas de retraitement des solvants mais l'impact énergétique s'en trouve grandement réduit.
C'est dans cette optique que nous proposons nos gammes de fours de polymérisation UV et vous accompagnons dans l'amélioration de votre production.
LES TECHNOLOGIES UV PAR EXELSIUS
EXELSIUS a développé une gamme de fours UV au design unique qui assure le contrôle de process en temps réel.
Les principes sont axés sur la gestion des paramètres clés de la polymérisation. À savoir l'intensité, la dose le temps et la température. La régulation en boucle fermée permet de définir la dose et de maintenir l'intensité nécessaire dans le temps.
Nos équipements permettent de contrôler, ajuster le process pour éliminer toute dérive tout au long de la production.
Indépendamment du module utilisé, la régulation breveté EXELSIUS permet d'assurer la fiabilité du process et de compenser l'éventuelle usure de la source UV, par la mesure et la correction de la puissance UV en temps réel.
Le profil d'exposition requis en UV est ainsi maintenu et contrôlé dans le temps. Cette fonction propriétaire permet de communiquer directement avec des MES et d'assurer une traçabilité de la production. Autrement dit un facteur clef pour un suivi qualitatif de la production.
EXELSIUS PROPOSE DEUX TECHNOLOGIES UV :
MODELE ARC
|
LED MODELE |
| Spectre large, UV-C, UV-B et UV-A
Processus :
Limites :
|
Spectre autour d'une longueur d'onde définie dans les UV-A (ici 395nm).
Processus :
Limites :
|
| Largeur d'insolation utile de 420 mm : Puissance installée :
Largeur d'insolation utile de 220 mm :
Soit 30% de réduction de consommation |
Largeur d'insolation utile 450 mm ou 250mm Puissance installée :
|
Durée de vie :
Remplacement d'une lampe
|
Durée de vie :
Remplacement d'une matrice LED
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| Dimension quatre XUV
L 1400 x l 1190 x H 1400mm |
Dimensions quatre LED UV
L 800 x l 1190 x H 1400mm |
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