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Techniques

Pourquoi la génération vernis UV va conquérir le marché de la protection des PCBA

Par Jean-Pierre DOUCHY, Directeur Général ABchimie

Publication: 24 février

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Depuis les années 1950 la protection des PCBA se réalise majoritairement par des vernis acryliques base solvant qui il faut le dire présentent de très nombreux avantages : séchage rapide, facilité d’application, bonne adhésion, flexibilité, peu onéreux...
 

Les vernis acryliques représentent aujourd’hui encore 75% à 80% du marché mondial, c’est dire les avantages apportés comparé aux autres natures chimiques proposées par les producteurs de conformal coating (silicone, uréthane, époxy et autres... )

Ces dernières années ont vu l’évolution des législations pour la protection de l’environnement mais aussi pour celle des opérateurs. Les législations européennes nous ont imposées tout d’abord le ROHS visant à l’élimination entre autre du plomb dans nos alliages puis depuis 2008 la législation REACH légifère pour l’élimination des composés chimiques les plus toxiques. Tous les 6 mois c’est une nouvelle liste de composés chimiques qui est visée.

Nous entendons de plus en plus parler de COV, ce sont les rejets de ces cov (composés organiques volatiles) qu’il ne sera plus possible de rejeter dans l’atmosphère sous peine de taxes.

La directive 1999/13/CE, relative à la réduction des émissions de composés organiques volatils dues à l’utilisation de solvants organiques dans certaines activités et installations. Cette directive constitue une étape majeure dans le processus réglementaire européen de lutte contre la pollution atmosphérique et de réduction des risques pour la santé. Elle introduit en outre des notions essentielles pour la mise en oeuvre de l’objectif de réduction :

- Les valeurs limites d’émissions (VLE), qui distinguent les VLE canalisées, diffuses et totales ;

- La mise en oeuvre d’un plan de gestion des solvants (PGS), véritable outil d’identification pour l’ensemble des flux de solvants entrants et sortants d’une installation ;

- La mise en place du schéma de maîtrise des émissions (SME), en alternative au respect des VLE. Il permet de travailler à partir de flux annuels d’émissions de COV, ce qui apporte de la souplesse aux entreprises dans les actions de réduction qui sont mises en oeuvre sur les différentes sources d’émissions présentes sur un même site industriel.

Ce n’est bien sûr pas sans conséquence pour notre industrie électronique et nous oblige chaque jour à trouver des alternatives innovantes les moins nocives et générant des rejets les plus limités.

Si faire évoluer les formulations existantes est un travail de chimie long qui nécessitent des investissements très important, cela permet aussi d’explorer des pistes nouvelles et des alternatives qui permettent de faire évoluer les process existants, de les améliorer pour générer des gains de production important.

Différentes pistes possibles ont été explorées pour développer des solutions sans solvants :

- Les silicones monocomposant, une solution séduisante mais le risque de pollution lié aux volatiles silicone reste problématique notamment pour les relais.

- Les bi composants base PU ou époxy peuvent être considérés comme prometteurs mais poseront des problèmes de maintenance important des équipements notamment lors d’arrêts impromptus de production.

- Les monocomposants base aqueuse sont une solution qui reste possible mais malheureusement n’est pas compatible avec les process rapides nécessaires aux cadences de plus en plus élevées demandées.

Les vernis polymérisant aux UV réunissent les atouts nécessaires pour répondre aux attentes du marché :

- Facilité de dépose

- Rapidité de process

- Gain énergétique

- Gain de place au sol

- Suppression des rejets.

La collaboration du laboratoire de recherche et développement d’ABchimie avec les principaux acteurs de machine de dépose du marché ont permis l’élaboration de solutions UV répondant aux exigences marché.

Comment ça marche ?

Ce type de vernis possède un double système de polymérisation (UV et humidité) permettant d’une part une première polymérisation immédiate du monomère acrylate par une dose UV des zones visibles, d’autre part une seconde polymérisation des zones d’ombres grâce à l’humidité contenue dans l’air ambiant pour assurer une polymérisation à 100%.

Quels sont les atouts de la solution UV ?

- Facilité de dépose : Le vernis ABchimie746E UV peut être utilisé aussi bien en dépose spray qu’avec un film coater qui nécessite une viscosité inférieure à 100cSt et permet des vitesses de dépose de l’ordre de 400 mm/seconde avec une précision de dépose de l’ordre du millimètre.

- Rapidité de process : La polymérisation UV s’effectue en moins d’une seconde, ce qui signifie que le temps de polymérisation se limite au temps de convoyage du PCBa. Le paramètre limitant n’est plus sur votre ligne le temps de polymérisation mais le temps de dépose du vernis.

- Gain énergétique : Les vernis solvantés nécessitent pour accélérer le process l’utilisation d’un four Infra rouge qui consomme environ 14 KW/heure, comparé au four à lampe mercure environ 7kw/heure et au four LED environ 2kw/heure.

- Gain de place au sol : Une installation solvantée nécessite un moyen d’application, une zone d’extraction des solvants puis un four infra rouge ce qui nécessite une longueur au sol d’environ 6 mètres au minimum.

L’utilisation d’un vernis UV polymérisant avec une lampe mercure réduit la ligne à environ 2,50 mètres.

L’utilisation d’un vernis UV polymérisant avec une source LED réduit la ligne à moins de 2 mètres ce qui représente un gain de place au sol non négligeable.

- Rejet dans l’atmosphère : Pour les vernis solvantés, Environ 80% du vernis solvanté utilisé n’est que COV et sera rejeté dans l’atmosphère. La solution UV permet d’éviter le rejet des solvants dans l’atmosphère puisque tout ce qui est déposé sur le PCBa reste sur celui-ci, pas d’évaporation.

La polymérisation des vernis UV avec lampe mercure, si elle permet d’éviter le rejet de solvant nécessite tout de même une extraction pour évacuer l’ozone générée par le four UV mercure.

La législation n’impose pas aujourd’hui de restriction sur le rejet de l’ozone dans l’atmosphère mais cela pourrait venir.

La polymérisation avec l’utilisation d’un four LED, permet une polymérisation « propre » à basse température.

« Tous ces éléments font de cette nouvelle génération de vernis une solution fiable et propre pour fiabiliser les PCBa évoluant en atmosphère agressive. Dans le numéro 133 de mois de mars 2020. Nous expliquerons les différences majeures pour le choix de la source de polymérisation lampe LED ou lampe mercure. »

http://www.abchimie.com/

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