Étuvage des cartes MSD selon IPC/JEDEC J-STD-033

Tout atelier d'assemblage qui traite des composants sensibles à l'humidité se heurte au même mur. Les cartes sortent du stock, le compteur de durée de vie à l'air libre est écoulé, et il faut les étuver avant refusion. L'étuvage lui-même est bien documenté. Ce que personne n'écrit, c'est la partie qui coûte vraiment du temps en atelier : dans quoi les cartes sont étuvées, et combien de fois il faut les déplacer pour y arriver.

Ce que dit la norme

IPC/JEDEC J-STD-033 est la norme de manutention, d'emballage, d'expédition et d'utilisation des composants montés en surface sensibles à l'humidité. Ce qui compte ici, c'est le tableau d'étuvage. Pour la plupart des assemblages, la fenêtre pratique va de 90 °C à 125 °C, maintenue de 24 à 72 heures selon l'épaisseur du boîtier, la taille du corps et le niveau de sensibilité à l'humidité indiqué sur l'étiquette.

Deux nombres commandent tout le reste :

• La température. 125 °C est un plafond courant pour les assemblages déjà peuplés, parce qu'au-delà les plastiques, les étiquettes et certains connecteurs commencent à souffrir.
• La durée. Un étuvage de 24 heures n'a rien d'inhabituel. Un étuvage de 72 heures n'est pas rare non plus. Cela fait un à trois jours pendant lesquels les cartes restent dans un four, à l'intérieur de quelque chose.

C'est ce « quelque chose » qui fait déraper la plupart des ateliers.

Le transfert que personne ne budgète

Un rack magazine ESD standard est prévu pour 80 °C. C'est parfait pour le stockage, le transport et l'alimentation d'un chargeur en ligne. Ce n'est pas suffisant pour un four à 125 °C. Les panneaux latéraux en polymère conducteur se déforment, et dès qu'ils se déforment le pas de fente n'est plus juste.

Alors on transfère les cartes. Elles sortent du rack de stockage, passent dans un plateau d'étuvage ou un panier acier, restent au four un à trois jours, ressortent et retournent dans un rack pour le chargeur. Comptez ce que cela coûte :

1. Deux manipulations supplémentaires par lot. Chaque carte est reprise et repositionnée deux fois de plus que nécessaire.
2. Deux expositions ESD supplémentaires. Chaque manipulation est une occasion de décharge que personne ne voit et que personne ne consigne.
3. Risque de dommage physique. Les cartes cognent les parois du plateau et les connecteurs de bord se rayent. Les assemblages peuplés avec des composants hauts sur les deux faces sont le pire cas.
4. Trous de traçabilité. Le lot se trouve désormais dans un contenant qui n'est pas celui sous lequel il a été enregistré.

Rien de tout cela n'apparaît sur un bon de commande. Tout cela apparaît dans le rendement.

L'alternative : un rack prévu pour l'étuvage

Un rack magazine prévu pour 200 °C ramène le flux à un seul contenant. Les cartes entrent dans le rack à la réception, y restent pendant le stockage, entrent au four toujours dans le rack, en ressortent, et alimentent le chargeur depuis ce même rack.

C'est tout l'argument du rack 200 °C, et il vaut la peine d'être précis sur le choix de 200 °C plutôt que 130 °C :

• La marge. Un rack prévu exactement pour votre température d'étuvage est un rack qui travaille à sa limite 72 heures d'affilée. Prévu pour 200 °C et utilisé à 125 °C, il travaille à l'aise.
• De la réserve pour le procédé suivant. L'atelier qui ajoute ensuite un étuvage plus chaud, ou une étape de polymérisation, ne veut pas racheter ses racks.

Au-dessus, à 300 °C, on passe à une construction tout aluminium. Cela correspond au chargement direct en refusion sans plomb, aux cycles de polymérisation aéronautiques et aux essais de contrainte thermique, pas à l'étuvage MSD. Si votre seul procédé haute température est un étuvage J-STD-033, 200 °C est la bonne valeur et 300 °C est de l'argent investi dans une capacité que vous n'utiliserez pas.

Ce qu'il faut vérifier sur un rack avant de le mettre au four

La température annoncée sur une fiche technique est nécessaire mais pas suffisante. Quatre points comptent autant :

• La stabilité du pas de fente. Le rack tient les cartes à un pas fixe, couramment 10 mm. Si les panneaux latéraux bougent à chaud, le pas dérive, et un chargeur qui attend une carte tous les 10 mm commence à en manquer. Demandez ce qui tient le pas : une crémaillère à parallélisme contrôlé tient mieux qu'un ajustement par friction.
• Les propriétés ESD à chaud. La résistance de surface est mesurée à température ambiante sur un rapport d'essai. Demandez si le matériau est conducteur dans la masse ou traité en surface. Les traitements de surface se dégradent avec le cyclage thermique répété. Les polymères conducteurs chargés, non.
• Le matériau du châssis. Les montants aluminium et l'embase acier se moquent de 125 °C. Ce sont les panneaux qui posent la question.
• La compatibilité chargeur, toujours. Un rack qui survit au four mais n'entre plus dans le chargeur CMS n'a rien résolu. La hauteur de châssis, couramment 563 mm, et le pas de fente doivent rester dans l'interface du chargeur après cyclage thermique.

Un flux qui tient devant un auditeur

1. Réception. Les cartes entrent dans un rack magazine apte à l'étuvage. Enregistrez le lot sur ce rack.
2. Stockage. Le rack part en rayonnage, ou en armoire sèche si le compteur de vie à l'air libre tourne encore.
3. Étuvage. Le rack entre au four selon le cycle J-STD-033 correspondant au composant. Les cartes ne sont pas touchées.
4. Refroidissement. Le rack ressort et refroidit. Les cartes ne sont toujours pas touchées.
5. Chargement. Le rack alimente directement le chargeur en ligne.

Les cartes sont manipulées deux fois : à l'entrée en réception, à la sortie au chargeur. Tout ce qu'il y a entre les deux, c'est le rack qui bouge, pas les cartes. Pour un auditeur, c'est aussi une histoire plus propre : un contenant, un identifiant, aucun intermédiaire non tracé.

Où se placent nos racks

Nos racks à réglage par crémaillère existent en version 80 °C et en version 200 °C sur le même châssis. Même encombrement, même hauteur de 563 mm, même pas de 10 mm, même interface chargeur. La différence tient au matériau du panneau et à la température admissible.

Cela compte quand vous utilisez déjà la version 80 °C : la version 200 °C entre dans la même ligne, le même rayonnage et le même chargeur, vous pouvez donc ajouter la capacité d'étuvage sur une cellule sans rien changer d'autre.