Assemblage carte électronique

Pourquoi stocker les composants et cartes électroniques dans une armoire sèche à l’azote ?

Sans précautions particulières, certains composants et circuits imprimés (PCB) exposés à l’air, peuvent voir leurs matériaux constitutifs se comporter comme de véritables éponges et absorber de l’humidité dans leurs couches internes, ou leurs porosités (phénomène d'adsorption & diffusion).

L’opération d’assemblage des composants sur un circuit imprimé met en œuvre un ensemble de procédés thermiques, généralement des opérations de brasage à des températures voisines ou supérieures à 260°c. 

Avec ces températures de consigne, la plupart des matériaux constitutifs des composants ainsi chauffés deviennent malléables, car proches de leur température de transition vitreuse. 
L’humidité potentiellement présente dans un composant ou un circuit imprimé (PCB), va se vaporiser, introduisant d’importantes pressions et contraintes. Le principal risque est alors d'entraîner des déformations ou des destructions irréversibles (délamination, warpage, effet pop corn, fissure, crack, etc …), ou de pannes latentes.

Les remèdes pour éviter les dégâts causés par l’humidité

Bien connu depuis plus de 4000 ans (par les Égyptiens), les techniques d’étuvage permettent au moyen d’une énergie thermique de chasser l’humidité interne des matériaux. Cependant si ce procédé permet de chasser efficacement l’humidité, il risque aussi de dégrader les matériaux (métaux et polymères) du fait de l’oxydation résultant de l’association de la mise en température en présence de l’oxygène de l’air.

Que ce soit pour remplacer l’étuvage, ou pour éviter la reprise en humidité des composants sensibles (CMS, PCB , cartes électroniques en cours de production,...),  il est recommandé de conserver ces éléments, à l’abri de l’humidité, dans des matériels spécifiques mettant en œuvre une atmosphère sèche.

Certains équipements fonctionnent avec une atmosphère inerte, utilisant un principe simple de balayage d’azote pur, qui les protège des dégradations potentielles par les polluants présents dans l’air (O2, Ozone, H2S , H2SO4, …).

Les composants standards les plus fragiles

La norme IPC/JEDEC J-STD-033 est une classification internationale qui distingue les composants selon leurs degrés de sensibilité relative à l'absorption d’humidité (niveau MSL: Moisture Sensitivity Level), et permet de gérer les durées maximum d’utilisation après ouverture de l’emballage de protection.

Cette classification comporte 6 niveaux principaux de caractérisation (de 1 : pour les composants les moins sensibles, à 6 : pour les composants les  plus sensibles) 
La norme impose au fabricant d’apposer une étiquette d’identification du nombre figurant le niveau MSL pour permettre aux utilisateurs de prendre les dispositions et précautions nécessaires au stockage et à l’assemblage. 
Parmi la large gamme de composants on peut citer :

  • les composants réputés sensibles à l’humidité tels que :
    Les circuits intégrés, les composants en boîtier plastique de fine épaisseur, les BGA (Ball Grid Array), les µ chip, les chip scale package,...   
  • les composant réputés peu sensibles comme :
    la majorité des composants dits traversants (PTH), la plupart des connecteurs, etc..

Les différentes techniques et technologies pour effectuer un stockage dans une atmosphère sèche

Le tableau ci-dessous reprend les options principales de conditionnement des composants pour les protéger de l’humidité, qu’ils soient en vrac ou dans un emballage (sachet Drypack).

Types de technologies  stockages Protections vis à vis de  Particularités
Sachet Drypack + dessicants

✅H2O 

❌O2 

Exposition aux polluants 
de l’air: Moyenne

  • Évite la reprise en humidité,
  • Important temps de main d’oeuvre pour déconditionnement et reconditionnements réguliers  
  • ⇒ Durée de stockage limitée
Armoires à Air sec

✅H2O 

❌O2 

Exposition aux polluants de l’air: Forte 
(polluants  non captés par les filtres)

  • Évite la reprise en humidité,
  • Point de vigilance sur la non protection vis à vis de l’O2 , et autres polluants de l'air
  • Plus adapté au stockage très court terme 
  • Accessibilité plus facile que pour les sachets Dry pack
Armoire avec système dessicant
Armoire dessicante + azote
Armoire Azote

✅H2O 

✅O2 

✅Exposition polluants de l’air: Aucune 
(absence de polluants dans l’azote)

La solution avec l’efficacité optimum pour réduire les risques de détérioration : 
  • 100% de protection: 
- Évite la reprise en humidité,
- réalise un séchage doux
- protège contre l’oxydation
- protège contre les polluants de l’air
  • Totale accessibilité au stock

Les paramètres à contrôler pour être sûr de l’efficacité d’une armoire sèche

Habituellement les équipements de stockage disposent de systèmes de contrôle de l’hygrométrie pour vérifier que l’atmosphère y est bien inférieure à 5% d’humidité relative.
Différentes solutions existent, allant du simple indicateur de test d’humidité (réversible ou non), dont la couleur change en fonction de l’hygrométrie du milieu, à des systèmes plus complexes de mesure utilisant des analyseurs pour l’enregistrement ou pour la régulation de l’atmosphère. 

Nos experts sont à votre disposition pour vous conseiller sur:

  • le stockage en armoire sèche sous azote 
  • l’optimisation du fonctionnement et le contrôle de l'atmosphère gazeuse dans l’équipement, 
  • les normes de sécurité pour le poste de travail, 
  • le mode d’approvisionnement d’azote et sa pureté, ainsi que les solutions de distribution (réseau) et services possibles  pour alimenter vos installations de stockage.
 

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