Plan de Qualification du Process d Assemblage Soudure Sans Plomb

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1 Plan de Qualification du Process d Assemblage Soudure Sans Plomb Réalisé par Michel Hérillard CRITT Pays de la Loire Productique Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 1 sur 10

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3 ~ Sommaire ~ I. Descriptif du Plan de Qualification... 4 I.1. Introduction : Hypothèses de départ :... 4 I.2. Préparation du Plan de Qualification (Entreprise) :... 4 I.3. Assemblage des Cartes (Entreprise) :... 5 I.4. Analyses, Essais et Mesures après Montage Initial (Institut IFTEC) :... 6 I.5. Synthèse intermédiaire (Entreprise + Institut IFTEC + Intervenant CRITT) :... 7 I.6. Réparation des Cartes (Entreprise) :... 7 I.7. Analyses, Essais et Mesures après Réparation (Institut IFTEC) :... 8 I.8. Synthèse finale (Entreprise + Institut IFTEC + Intervenant CRITT) :... 8 II. Chiffrage de l Accompagnement / Gestion du Plan de Qualification :... 9 III. Budget prévisionnel pour les Analyses, Essais et Mesures :...10 Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 3 sur 10

4 I. Descriptif du Plan de Qualification I.1. Introduction : Hypothèses de départ : Les cartes sont équipées de composants standards CMS (QFP, BGA, µbga, résistances, condensateurs, connecteurs, etc. ) et traversants (connecteurs de différents types, etc. ) compatibles avec le process de soudure sans plomb. Les cartes comportent des motifs inter-digités pour les tests d isolement SIR. Le format des cartes n est pas défini, il sera inférieur à 300 x 250 x 30 mm. 3 types de finition de circuits imprimés compatibles avec la soudure sans Plomb. En fonction des analyses, essais et mesures à réaliser à l étape IV et à l étape VII, les quantités de circuits imprimés et de cartes à réaliser seront les suivantes : 36 circuits imprimés : 12 pour chaque type de finition de circuit imprimé (dans l hypothèse de 3 finitions différentes). 31 cartes : 10 cartes par type de finition CI + 1 pour la mise au point des profils de réparation. Des circuits imprimés et des cartes équipées seront conservés comme témoins de référence : 1 circuit imprimé par type de finition. 1 carte par type de finition CI. I.2. Préparation du Plan de Qualification (Entreprise) : I.2.1. Etude du Véhicule de test : Format proche des circuits existants en production (évite de modifier les réglages des machines de production lors du déroulement des essais en atelier). Format inférieur à 300 x 250 x 30 mm (pour mesure de la contamination ionique après assemblage). Implantation d empreintes de composants avec chaîne Daisy. Choix des composants à implanter : composants factices. composants Daisy (Hypothèse : 2 BGA + 2 µbga + 2 QFP). Spécification des composants. Compatibilité avec le process sans plomb. I.2.2. Réalisation des Circuits imprimés : Rédaction d un cahier des charges. Quantité 36 circuits imprimés. Finitions compatibles avec le process de soudure sans plomb: HAL SAC NiAu OSP Autre finition? Inspection visuelle des CI (manipuler les CI avec des gants pour limiter les pollutions externes au process d assemblage) Conserver 1 circuit imprimé par type de finition comme témoin de référence. I.2.3. Approvisionnement des composants : Composants factices. Composants Daisy. Conditionnement des composants compatible avec le montage en automatique. Quantité suffisante pour : le montage initial. la réparation. Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 4 sur 10

5 I.2.4. Réalisation de l écran de sérigraphie : Epaisseur. Type de réalisation des ouvertures. Inspection visuelle de l écran de sérigraphie lors de la réception. I.2.5. Réalisation des programmes de placement : Réalisation des programmes de placement à partir des données CAO de la carte. I.2.6. Réalisation du profil de refusion : Mise au point du profil de refusion à l aide d une carte outillage comportant les principaux composants CMS et équipés de thermocouples. Réalisation possible de la carte outillage en mode manuel. I.2.7. Réalisation du profil de soudage vague : Mise au point du profil de soudage vague à l aide d une seconde carte outillage comportant les principaux composants CMS et traversants, et équipés de thermocouples. Réalisation possible de la carte outillage en mode manuel. I.2.8. Réalisation des profils de réparation : Mise au point des profil de réparation à l aide d une troisième carte outillage comportant les principaux composants CMS et traversants, et équipés de thermocouples. Réalisation préférable de la carte outillage en mode automatique. Mise au point d un profil de soudage et d un profil de dessoudage pour chacun des composants à remplacer. I.3. Assemblage des Cartes (Entreprise) : Manipuler les cartes avec des gants pour limiter les risques de pollution externe au process. Moyens d assemblage : Machines standards de production (Fournir le descriptif). Quantité de cartes à assembler : 31 cartes : 10 cartes par type de finition CI + 1 carte pour la mise au point des profils de réparation. I.3.1. Préparation des cartes et des composants : Etuvage? Chargement des machines de placement. I.3.2. Sérigraphie : Paramètres de réglage de la machine. Inspection visuelle du dépôt. Mesures épaisseur / volume pâte à souder. Photos du dépôt sur les principales empreintes (avec les moyens existants dans l entreprise). Fournir la fiche technique des produits utilisés : Pâte à souder. I.3.3. Placement : Inspection visuelle du placement. Mesures du placement. Photos du placement des principaux composants. I.3.4. Refusion : Paramètres de réglage du four. Contrôle du profil de températures avec une carte outillage. Fournir un profil représentatif. Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 5 sur 10

6 I.3.5. Inspection visuelle : Inspection visuelle des joints soudés. Inspection visuelle des boîtiers. Mesure des chaînes Daisy des CMS. Comptage des défauts éventuels. Photos des joints bons et des joints mauvais. I.3.6. Montage Main des traversants : Inspection visuelle du montage main. I.3.7. Soudage Vague : Paramètres de réglage de la vague. Contrôle du profil de températures avec une carte outillage. Fournir un profil représentatif. Fournir la fiche technique des produits utilisés : Flux. Alliage de soudure. I.3.8. Inspection visuelle : Inspection visuelle des joints soudés à la vague. Inspection visuelle des composants traversants. Comptage des défauts éventuels. Photos des joints bons et des joints mauvais. I.3.9. Conditionnement des cartes : Manipulation des cartes avec des gants. Emballer les cartes dans des pochettes propres. I.4. Analyses, Essais et Mesures après Montage Initial (Institut IFTEC) : I.4.1. Contrôle Rayon X : Sur les 31 cartes : Contrôler les 2 BGA et les 2 µbga, soit 31 x 4 = 124 composants à inspecter. Réaliser quelques photos pour chaque catégorie de composants inspectés. I.4.2. Mesure des chaînes Daisy : Sur les 31 cartes. Identifier les valeurs de chaîne Daisy anormales ou les coupures éventuelles («shunter» les coupures?). I.4.3. Retourner 12 cartes au client : 3 cartes témoins (1 carte par type de finition CI). 10 cartes pour essais de réparation (3 cartes par type de finition CI + 1 pour MAP profils de réparation). I.4.4. Mesure de contamination ionique : Sur 3 cartes (1 carte par type de finition CI). (Conserver les 3 cartes). I.4.5. Coupes micrographiques sur 3 cartes (1 carte par type de finition CI) : 4 coupes par carte sur composants CMS (QFP, BGA, µbga). 2 coupes par carte sur composants traversants. I.4.6. Vieillissement accéléré sur les 12 cartes restantes : 6 cartes en chaleur sèche -40 C / +80 C pendant 1000 cycles: à raison de 1 cycle par heure, soit 1000 heures (42 jours). 2 cartes par type de finition CI. Mesure des chaînes Daisy 1 fois tous les 2 jours. Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 6 sur 10

7 6 cartes en chaleur humide 85 C / 85% HR pendant 500 heures (21 jours): 2 cartes par type de finition CI. I.4.7. Test d isolement SIR sur les 12 cartes. Mesurer l isolement sur les motifs SIR sur les 12 cartes. Identifier les valeurs d isolement anormales. I.4.8. Coupes micrographiques sur 3 cartes après vieillissement accéléré (1 carte par type de finition) : 4 coupes sur composants CMS (QFP, BGA, µbga). 2 coupes sur composants traversants. I.4.9. Photos des défauts après vieillissement accéléré : Réaliser les photos des principaux défauts observés sur les joints soudés ou sur les boîtiers. I.5. Synthèse intermédiaire (Entreprise + Institut IFTEC + Intervenant CRITT) : Regroupement des données accumulées après la première phase de tests. Conclusions préliminaires. I.6. Réparation des Cartes (Entreprise) : Moyens de réparation : Machines standards de réparation (Fournir le descriptif). Quantité de cartes à réparer : 9 cartes. I.6.1. Réparation des cartes : Faire les tests de réparation sur 3 cartes par type de finition CI. I.6.2. Réparation des composants suivants : 1 QFP 1 BGA 1 µbga 1 connecteur traversant Fournir le profil de soudage et le profil de dessoudage pour chacun des composants remplacés. Fournir la fiche technique des produits utilisés : Flux. Pâte à souder. Produit de nettoyage. I.6.3. Inspection visuelle : Inspection visuelle des joints soudés. Inspection visuelle des composants traversants. Mesure des chaînes Daisy des CMS réparés. Comptage des défauts éventuels. Photos des joints bons et des joints mauvais. I.6.4. Conditionnement des cartes : Manipulation des cartes avec des gants. Emballer les cartes dans des pochettes propres. Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 7 sur 10

8 I.7. Analyses, Essais et Mesures après Réparation (Institut IFTEC) : I.7.1. Contrôle Rayon X : Sur les 9 cartes : Contrôler les 2 BGA et les 2 µbga, soit 9 x 4 = 36 composants à inspecter. Réaliser quelques photos pour chaque catégorie de composants inspectés. I.7.2. Mesure des chaînes Daisy : Mesurer la chaîne Daisy sur les 9 cartes. Identifier les valeurs de chaîne Daisy anormales ou les coupures éventuelles («shunter» les coupures?). I.7.3. Coupes micrographiques sur 3 cartes (1 carte par type de finition) : 2 coupes par carte sur les composants CMS réparés (QFP, BGA ou µbga). 1 coupe par carte sur le composant traversant réparé. I.7.4. Vieillissement accéléré sur les 6 cartes restantes : 3 cartes en chaleur sèche -40 C / +80 C pendant 1000 cycles : à raison de 1 cycle par heure, soit 1000 heures (42 jours). 1 carte par type de finition CI. Mesure des chaînes Daisy 1 fois par jour. 3 cartes en chaleur humide 85 C / 85% HR pendant 500 heures (21 jours): 1 carte par type de finition CI. I.7.5. Test d isolement SIR sur les 6 cartes : Mesurer l isolement sur les motifs SIR sur les 6 cartes. Identifier les valeurs d isolement anormales. I.7.6. Coupes micrographiques sur 3 cartes après vieillissement accéléré : 2 coupes par carte sur les composants CMS réparés (QFP, BGA ou µbga). 1 coupe par carte sur le composant traversant réparé. I.7.7. Photos des défauts après vieillissement accéléré : Réaliser les photos des principaux défauts observés sur les joints soudés ou sur les boîtiers. I.8. Synthèse finale (Entreprise + Institut IFTEC + Intervenant CRITT) : Regroupement des données accumulées sur l ensemble des tests. Conclusions finales. Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 8 sur 10

9 II. Chiffrage de l Accompagnement / Gestion du Plan de Qualification : Réalisé par l Intervenant CRITT Etape II - Préparation du Plan de Qualification : Descriptif Accompagnement / Gestion - Assistance au choix des composants. - Validation du design du véhicule de test. Temps estimé 2 jours Observations - Suivi réalisation des circuits imprimés. 2 jours - Assistance à la réalisation de l écran de sérigraphie. - Assistance à la mise au point des profils de refusion, des profils de soudage vague et des profils de réparation. 2 jours III - Assemblage des Cartes : - Assistance aux opérations d assemblage CMS. - Assistance aux opérations d assemblage Traversants. 4 jours IV - Analyses, Essais et Mesures après Montage Initial : - Mise en relation avec l IFTEC. - Suivi des analyses, essais et mesures. - Regroupement des résultats. 3 jours V - Synthèse intermédiaire : - Regroupement des données accumulées après la première phase de test. - Conclusions préliminaires. 2 jours VI - Réparation des Cartes : - Assistance aux opérations de réparation. 2 jours VII - Analyses, Essais et Mesures après Réparation : - Mise en relation avec l IFTEC. - Suivi des analyses, essais et mesures. - Regroupement des résultats. 3 jours VIII - Synthèse finale : - Regroupement des données accumulées sur l ensemble des tests. - Conclusions finales. 4 jours Total 24 jours Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 9 sur 10

10 III. Budget prévisionnel pour les Analyses, Essais et Mesures : Budget prévisionnel pour les Analyses, Essais et Mesures Réalisés par l'iftec Etape Opération N Désignation Qté Unité Coût unitaire Coût total Observations IV - Analyses, Essais et Mesures après Montage Initial 1 Contrôle Rayon X : Mise en oeuvre 1 m.e.o* 140,00 140,00 Contrôle RX BGA + µbga 124 comp. 29, ,00 2 Mesure des chaînes Daisy 1 m.e.o 46,50 46,50 3 (Retour cartes) 0,00 4 Mesure contam. ionique 3 carte 114,00 342,00 5 Coupes micrographiques 18 coupe 252, ,00 6 coupes/carte 6 Vieillissement accéléré : 0,00 (-40 C/+80 C) 1000 cycles 42 jour 79, ,04 Mesure chaîne Daisy 21 m.e.o 46,50 976,50 1 mesure / 2 jours (85 C / 85% HR) 500 heures 21 jour 79, ,02 7 Test d'isolement SIR 1 m.e.o 46,50 46,50 8 Coupes micrographiques 18 coupe 252, ,00 6 coupes/carte 9 Photos des défauts 0,00 *m.e.o. = mise en œuvre Total Etape IV = , F VII - Analyses, Essais et Mesures après Réparation 1 Contrôle Rayon X : Mise en oeuvre 1 m.e.o* 140,00 140,00 Contrôle RX BGA + µbga 36 comp. 29, ,00 2 Mesure des chaînes Daisy 1 m.e.o 46,50 46,50 3 Coupes micrographiques 9 coupe 252, ,00 3 coupes/carte 4 Vieillissement accéléré : 0,00 (-40 C/+80 C) 1000 cycles 42 jour 79, ,04 Mesure chaîne Daisy 21 m.e.o 46,50 976,50 1 mesure / 2 jours (85 C / 85% HR) 500 heures 21 jour 79, ,02 5 Test d'isolement SIR 1 m.e.o 46,50 46,50 6 Coupes micrographiques 9 coupe 252, ,00 3 coupes/carte 7 Photos des défauts 0,00 *m.e.o. = mise en œuvre Total Etape VII = Total Etapes IV + VII = , F , F Plan de Qualification Process Soudure Sans Plomb réalisé le 24/11/2003 Page 10 sur 10