FR2588147A1 - Method and device for cleaning and drying printed electronic circuits - Google Patents

Abstract

The invention relates to the cleaning of electronic circuits 6 constituted by electronic components 7, 8, 9, soldered in a known manner to printed circuits which are carried by a board 10. The injector 1 projects, under high pressure, a thin liquid curtain 2 which, when it impacts the board 10, is split into two very thin liquid layers 14 and 15. These layers pass into the interstices of a few microns which are located beneath the constituents 7, 8, 9, between the latter and the board 10. Impurities are swept out of these interstices. Application: elimination of scrap caused during manufacture by the residual presence of impurities under the electronic constituents 7, 8, 9.

Description

La présente invention est relative à la fabrication de circuits électroniques , notamment en ce qui concerne leur nettoyage avant utilisation pour le montage d' appareils divers. The present invention relates to the manufacture of electronic circuits, in particular with regard to their cleaning before use for mounting various devices.

On sait , en effet , qu'un circuit électronique comprend une carte rigide isolante sur laquelle est imprimé le tracé du circuit proprement dit . Sur les plots ou perforations de cette carte , on fixe , à l'aide d'un flux de soudage ,les languettes métalliques des divers constituants , composants électroniques , ou circuits intégrés. It is known, in fact, that an electronic circuit comprises a rigid insulating card on which the layout of the circuit itself is printed. On the pads or perforations of this card, the metal tabs of the various components, electronic components, or integrated circuits are fixed, using a welding flux.

Les circuits imprimes sont généralement lavés , puis séchés au cours de leur fabrication ou après assemblage , afin d'éliminer de leur surface des matériaux ou contaminants chimiques , tels que les flux de soudure non compatibles avec leur utilisation finale , et susceptibles d'altérer leurs performances et leur fiabilité. Printed circuits are generally washed, then dried during their manufacture or after assembly, in order to remove from their surface materials or chemical contaminants, such as solder fluxes not compatible with their end use, and likely to alter their performance and reliability.

Les techniques actuelles de lavage met tent en oeuvre des pulvérisateurs à buses et gicleurs , des systèmes à brosses , des procédés par trempage , qui , bien que pouvant donner des résultats acceptables pour certaines applications , sont mal adaptés aux nouvelles conditions créées par l'évolution technologique des circuits et composants dans l'industrie électronique , et en particulier par l'utilisation des composants montés en surface ou CMS . Les
CMS laissant très peu d'espace pour la circulation des liquides entre eux-mêmes et le circuit où ils sont montés ,nécessitent un système de lavage très précis.Current washing techniques use sprayers with nozzles and nozzles, brush systems, dipping processes, which, although they may give acceptable results for certain applications, are ill-adapted to the new conditions created by evolution. technology of circuits and components in the electronics industry, and in particular through the use of surface mounted components or SMD. The
CMS leaving very little space for the circulation of liquids between themselves and the circuit where they are mounted, require a very precise washing system.

Dans le cas du séchage , les équipements actuels sont conçus autour de rampes à lame d'air , ne permettant pas d'exploiter des pressions élevées , ce qui entraine des vitesses de jet , et des énergies cinétiques faibles , conduisant à un séchage médiocre
En pratique , on constate qu'avec les procédés connus , des billettes d'impuretés demeurent souvent prisonnières sous les composants , ce qui entraîne des rebuts pour les produits fabriqués dont elles perturbent le fonctionnement .A titre d'exemple , on rappellera que la présence de ces billettes d'impuretés peut entraîner certaines usines à rebuter jusqu'à 20% de leurs fabrications .Il s'agit
donc d'un problème important
La présente invention a pour but d'éviter ces
inconvénients , en effectuant le nettoyage des circuits électroniques par un procédé nouveau , susceptible d'éliminer ef
ficacement les impuretés , y compris celles qui se trouvaient
prisonnières sous les comosants , entre eux et la carte du
circuit imprimé qui les supporte
Le procédé selon l'invention , pour nettoyer
un circuit électronique qui comporte des constituants soudés
par leurs languettes sur la carte rigide d'un circuit imprimé,
est caractérisé en ce qu'il consiste à placer la carte du cir
cuit électronique face à un rideau liquide mince , projeté
par un injecteur suivant une direction sensiblement perpendicu
laire au plan de la carte dans la zone d'impact où le rideau
liquide vient la frapper
Suivant une autre caractéristique de l'inven
tion , on crée un déplacement relatif entre la carte et le ri
deau qui vient la frapper ,ce -déplace^ment relatif étant sensi
blement parallèle au plan de la carte dans la zone d'impact
du liquide . Ce déplacement relatif peut être obtenu :
- soit en faisant défiler le circuit électronique transversa
lement au rideau d'eau fourni par un injecteur fixe
- soit en déplaçant l'injecteur par rapport au circuit élec
tronique maintenu à poste fixe .Dans un cas , comme dans
l'autre , la surface du circuit électronique est balayée
par le rideau d'eau qui vient la frapper
Dans ces conditions , on constate que le ri
d'eau sous pression fournit en premier lieu , une importante
action mécanique le long de sa ligne d'impact , ce qui produit
un décollement des éventuelles impuretés dans cette zone
Dans une seconde phase , dans la zone d'impact , le rideau d'
eau se sépare en deux couches liquides très minces , qui s'
écoulent à grande vitesse suivant des directions opposées sur
la surface à laver , laquelle est ainsi soumise dans sa tota
lité , à une action dynamique de lavage , y compris dans les
zones situées sous les composants , et donc inaccessibles à
un jet direct .Ces couches liquides minces peuvent se glis
ser dans des espaces de quelques dizaines de microns seule
ment , et éjecter notamment les impuretés prisonnières des interstices et définies entre la face supérieure de la carte et la face inférieure des constituants qu'elle porte
Le dessin annexé , donné à titre d'exemple non limitatif , permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention.In the case of drying, current equipment is designed around air knife ramps, not allowing to exploit high pressures, which results in jet speeds, and low kinetic energies, leading to poor drying.
In practice, it is found that with known methods, billets of impurities often remain trapped under the components, which leads to rejects for the manufactured products which they disturb the operation. For example, it will be recalled that the presence of these impurity billets can cause certain factories to reject up to 20% of their manufacturing.
therefore an important problem
The object of the present invention is to avoid these
disadvantages, by cleaning the electronic circuits by a new process, likely to eliminate ef
impurities impurities, including those that were
prisoners under the comosants, between them and the map of
circuit board that supports them
The method according to the invention, for cleaning
an electronic circuit which has soldered components
by their tabs on the rigid card of a printed circuit,
is characterized in that it consists in placing the cir card
electronic baking in front of a thin liquid curtain, projected
by an injector in a direction substantially perpendicular
map area in the impact area where the curtain
liquid hits her
According to another characteristic of the invention
tion, we create a relative displacement between the card and the ri
of water which comes to strike it, this relative displacement being sensi
clearly parallel to the map plane in the impact zone
some cash . This relative displacement can be obtained:
- either by scrolling through the transverse electronic circuit
water curtain provided by a fixed injector
- either by moving the injector relative to the electrical circuit
tronic kept at a fixed post. In one case, as in
the other, the surface of the electronic circuit is scanned
by the curtain of water that hits it
Under these conditions, we see that the ri
pressurized water in the first place provides an important
mechanical action along its impact line, which produces
detachment of any impurities in this area
In a second phase, in the impact zone, the curtain
water separates into two very thin liquid layers, which
flow at high speed in opposite directions over
the surface to be washed, which is thus subjected in its tota
ity, to a dynamic washing action, including in
areas under the components, and therefore inaccessible to
a direct jet. These thin liquid layers can slip
be in spaces of a few tens of microns alone
ment, and eject in particular the impurities trapped in the interstices and defined between the upper face of the card and the lower face of the constituents which it carries
The appended drawing, given by way of nonlimiting example, will allow a better understanding of the characteristics of the invention.

Figure 1 est une vue en perspective montrant un dispositif selon l'invention , en cours de fonctionnement
Figure 2 est une coupe suivant Il - Il (figure 1).Figure 1 is a perspective view showing a device according to the invention, during operation
Figure 2 is a section along Il - Il (Figure 1).

Figure 3 est une coupe analogue illustrant une phase supplémentaire où , après le lavage par un rideau d'eau , on procède à une opération de séchage , par projection d'un rideau gazeux , formé par exemple par de l'air
Figure 4 montre une variante de la fig. 2
Le dispositif illustré sur les figures 1 et 2 , comprend un injecteur fixe 1 , d'un type en lui-meme connu , alimenté en un liquide tel que de l'eau , pour projeter vers le bas , un mince rideau d'eau rectiligne 2 .L' épaisseur 3 du rideau d'eau 2 est préférablement très faible, par exemple de l'ordre de 60 à 150 microns .L'eau étant projetée sous forte pression , elle s'écoule dans le rideau 2 avec une vitesse préférablement supérieure à 20 mètres par seconde
face au rideau 2 , et perpendiculairement à celui-ci , on prévoit une table de support 4 , sur laquelle ,on fait circuler , parallèlement à eux-mêmes , suivant la direction des flèches 5 , des circuits électroniques du genre de celui qui est désigné , sur les dessins , par la réference globale 6 . Chaque circuit électronique 6 comprend divers constituants , tels que 7 , 8 , 9 , etc... (transistors , circuits intégrés , ou autres ) portés par exemple par une carte rigide 10 . Sur la carte 10 , sont imprimés ,à la manière connue , les circuits qui assurent la connexion électrique entre les éléments 7 , 8 , 9 , etc...On sait que chaque constituant tels que 7, 8 , 9 , comporte des languettes métalliques 11 , qu'on soude sur la carte 10 du circuit imprimé . Ainsi , se trouve défini . sous chaque constituant 7 , 8 , 9 , un interstice 12 , dont l'épaisseur est générale ment très faible , par exemple seulement de quelques dizaines de microns . On constate qu'au cours de la fabrication du circuit électronique 6 , des billettes d'impuretés viennent parfois se loger dans les interstices 12 , sous les constituants où elles restent prisonnières
Grâce au procédé selon l'invention , où le rideau liquide 2 projette , avec une énergie cinétique élevée , de l'eau ou un solvant tel que le produit connu sous la dénomination commerciale " FREON " pour assurer l'évacuation de ces impuretés .En effet , chaque jet tel que le rideau d' eau 2 , fournit en premier lieu , une importante action mécanique sur sa ligne d'impact 13 , lorsqu' il est projeté sur la surface solide de la carte 10 . Il engendre ensuite deux couches liquides très minces 14 , qui s'écoulent à grande vitesse , suivant des directions opposées ( flèches 16 et 17) le long de la surface de la carte 10 à laver .Cette carte est ainsi soumise dans sa totalité à une action dynamique de lavage , y compris dans les zones ou interstices 12 situés sous les composants 7 , 8 , 9 , etc... (et donc inaccessi bles à un jet direct)
Ces couches minces 14 et 15 peuvent se glisser dans des espaces 12 de quelques dizaines de microns seulement
Après ce lavage , on peut alimenter l'injecteur 1 (ou un injecteur analogue 18 ; figure 3) ,avec de l'air , pour projeter , cette fois , un rideau gazeux 19
Grâce à l'énergie cinétique élevée du jet formé par ce rideau gazeux 19 , les liquides résiduels 20 ( provenant du rideau liquide précédent 2) , sont rejetés au dehors de la surface à sécher , si bien que subsiste , sur la carte 10 , unique ment une quantité minima de liquide , qui s'évaporera ultérieurement
Dans le cas où le rideau liquide 2 est constitué par un liquide volatile et coûteux , tel que le FREON " , l'invention prévoit d'en réduire la consommation comme illustré sur la variante de la figure 4 Dans ce cas , 1' ensemble de la figure 2 est coiffé d'un tunnel étanche 21 dont l'entrée et la sortie sont surmontées d'un injecteur transversal respectivement 22 , 23 . Chacun de ces injecteurs d'en trée et de sortie souffle un rideau d'air 24 , 25 , dirigé vers les circuits électroniques 6.Figure 3 is a similar section illustrating an additional phase where, after washing with a curtain of water, one proceeds to a drying operation, by spraying a gaseous curtain, formed for example by air
Figure 4 shows a variant of FIG. 2
The device illustrated in FIGS. 1 and 2 comprises a fixed injector 1, of a type known per se, supplied with a liquid such as water, to project downward, a thin curtain of rectilinear water 2. The thickness 3 of the water curtain 2 is preferably very small, for example of the order of 60 to 150 microns. The water being sprayed under high pressure, it flows in the curtain 2 with a speed preferably greater than 20 meters per second
facing the curtain 2, and perpendicular to it, there is provided a support table 4, on which, is circulated, parallel to themselves, in the direction of the arrows 5, electronic circuits of the kind which is designated , in the drawings, by the global reference 6. Each electronic circuit 6 comprises various constituents, such as 7, 8, 9, etc. (transistors, integrated circuits, or the like) carried for example by a rigid card 10. On the card 10, are printed, in the known manner, the circuits which ensure the electrical connection between the elements 7, 8, 9, etc. We know that each component such as 7, 8, 9, comprises metal tabs 11, which is welded to the circuit board 10. Thus, is defined. under each component 7, 8, 9, a gap 12, the thickness of which is generally very small, for example only a few tens of microns. It is noted that during the manufacture of the electronic circuit 6, billets of impurities sometimes come to lodge in the interstices 12, under the constituents where they remain trapped
Thanks to the method according to the invention, where the liquid curtain 2 projects, with high kinetic energy, water or a solvent such as the product known under the trade name "FREON" to ensure the evacuation of these impurities. Indeed, each jet such as the water curtain 2, first of all, provides an important mechanical action on its line of impact 13, when it is projected onto the solid surface of the card 10. It then generates two very thin liquid layers 14, which flow at high speed, in opposite directions (arrows 16 and 17) along the surface of the card 10 to be washed. This card is thus subjected in its entirety to a dynamic washing action, including in zones or interstices 12 located under components 7, 8, 9, etc ... (and therefore inaccessible to a direct jet)
These thin layers 14 and 15 can slip into spaces 12 of only a few tens of microns
After this washing, the injector 1 (or a similar injector 18; FIG. 3) can be supplied with air, to project, this time, a gaseous curtain 19
Thanks to the high kinetic energy of the jet formed by this gaseous curtain 19, the residual liquids 20 (coming from the previous liquid curtain 2) are discharged outside the surface to be dried, so that there remains, on the card 10, unique a minimum quantity of liquid, which will evaporate later
In the case where the liquid curtain 2 is constituted by a volatile and expensive liquid, such as FREON ", the invention provides for reducing consumption thereof as illustrated in the variant of FIG. 4 In this case, the set of FIG. 2 is capped with a sealed tunnel 21, the inlet and outlet of which are surmounted by a transverse injector respectively 22, 23. Each of these inlet and outlet injectors blows an air curtain 24, 25 , directed towards the electronic circuits 6.

Ainsi , les produits ou circuits 6 traversent sans difficultés les rideaux d'air 24 et 25 , alors que ceuxci confinent les vapeurs de FREON émises par le rideau de lavage 2 . On constate que cela réduit considérablement la consommation de FREON nécessaire à l'alimentation de l'injecteur de lavage 1 . . t 25 peuvent aussi entre des rideaux d'eau.  Thus, the products or circuits 6 pass without difficulty through the air curtains 24 and 25, while these confine the FREON vapors emitted by the washing curtain 2. It can be seen that this considerably reduces the consumption of FREON required to supply the washing injector 1. . t 25 can also between water curtains.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1 - Procédé pour nettoyer un circuit électronique (6) qui comporte des constituants (7) , (8) ,(9) soudés par leurs languettes (11) sur la carte (10) d'un circuit imprimé , caractérisé en ce qu'il consiste à placer la carte (10) du circuit électronique (6) face à un rideau liquide mince (2) , projeté par un injecteur (1) suivant une direction sensiblement perpendiculaire au plan de la carte (10) dans la zone d'impact (13) où le rideau liquide vient la frapper 1 - Method for cleaning an electronic circuit (6) which comprises components (7), (8), (9) soldered by their tongues (11) on the card (10) of a printed circuit, characterized in that it consists in placing the card (10) of the electronic circuit (6) facing a thin liquid curtain (2), projected by an injector (1) in a direction substantially perpendicular to the plane of the card (10) in the area of impact (13) where the liquid curtain hits it 2 - Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on crée un déplacement relatif (flèche (5) entre la carte (10) et le rideau (2) qui vient la frapper ce déplacement relatif étant sensiblement parallèle au plan de la carte (10) dans la zone d'impact (13) du liquide , Si bien que la surface du circuit électronique est balayée par le rideau liquide qui vient la frapper  2 - Method according to claim 1, characterized in that a relative displacement is created (arrow (5) between the card (10) and the curtain (2) which strikes it this relative displacement being substantially parallel to the plane of the card (10) in the impact zone (13) of the liquid, so that the surface of the electronic circuit is swept by the liquid curtain which strikes it 3 - Procédé suivant la revendication 2 , caractérisé en ce que le déplacement relatif est obtenu en faisant défiler le circuit électronique (6) transversalement au rideau liquide (2) fourni par un injecteur (1) fixe 3 - Method according to claim 2, characterized in that the relative displacement is obtained by scrolling the electronic circuit (6) transversely to the liquid curtain (2) provided by a fixed injector (1) 4 - Procédé suivant la revendication 1 ,ca ractérisé en ce que le déplacement relatif est obtenu en déplaçant l'injecteur (1) par rapport au circuit électronique (6) maintenu à poste fixe 4 - Method according to claim 1, ca acterized in that the relative displacement is obtained by moving the injector (1) relative to the electronic circuit (6) maintained at a fixed position 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que , après la phase de lavage ,on soumet , dans des conditions analogues le circuit électronique (6) à l'action d'un rideau mince (19) constitué par un gaz projeté sur lui , perpendiculairement par un injecteur (18) 5 - Process according to any one of the preceding claims, characterized in that, after the washing phase, the electronic circuit (6) is subjected, under similar conditions, to the action of a thin curtain (19) consisting of a gas projected onto it, perpendicularly by an injector (18) 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendiactions précédentes , caractérisé en ce que le rideau liquide (2) a une épaisseur (3) comprise entre 60 et 150 microns 6 - Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid curtain (2) has a thickness (3) of between 60 and 150 microns 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que la vitesse du fluide dans le rideau fluide (2) , (19) est supérieure à 20 m s.  7 - Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the speed of the fluid in the fluid curtain (2), (19) is greater than 20 m s. 8 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce qu'il comprend un injecteur (1) alimenté en un liquide sous pression , pour former un rideau liquide mince (2) orienté orthogonalement à un circuit électronique (6) , porté par un support (4) , de façon à se partager après sa ligne d'impact (13) , en deux couches liquides minces (14) , (15) , s'écoulant à grande vitesse dans des directions opposées (14) ,(15) sur la surface à laver (io)  8 - Device for implementing the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an injector (1) supplied with a liquid under pressure, to form a thin liquid curtain (2) oriented orthogonally to an electronic circuit (6), carried by a support (4), so as to be divided after its impact line (13), into two thin liquid layers (14), (15), flowing at high speed in opposite directions (14), (15) on the surface to be washed (io) 9 - Dispositif suivant la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend un injecteur (18) alimenté en un gaz sous pression pour former un rideau gazeux mince (19) orienté orthogonalement au circuit électronique (6) pour chasser le liquide de lavage résiduel (20). 9 - Device according to claim 8 characterized in that it comprises an injector (18) supplied with a gas under pressure to form a thin gaseous curtain (19) oriented orthogonally to the electronic circuit (6) to expel the residual washing liquid ( 20). 10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9 ,caractérisé en ce qu'au moins l'injecteur de lavage (1) est coiffé par un tunnel étanche (21) , pourvu , à ses extrémités , d'un injecteur d'entrée (22) et d'un injecteur de sortie (23) soufflant respectivement un rideau d'air (24) qui obture l'entrée du tunnel (21) et un rideau d'air (25) qui obture la sortie , si bien que l'atmosphère intérieure au tunnel (21) reste confinée entre les rideaux d'air (24) et (25).  10 - Device according to any one of claims 8 and 9, characterized in that at least the washing injector (1) is capped by a sealed tunnel (21), provided at its ends with an injector d inlet (22) and an outlet injector (23) blowing respectively an air curtain (24) which closes the tunnel entrance (21) and an air curtain (25) which closes the outlet, if although the atmosphere inside the tunnel (21) remains confined between the air curtains (24) and (25).