Ultraschallreinigung in der Elektronik und Baugruppenfertigung

Flussmittel nach dem Löten, Staub und Oxid auf Steckverbindern, Bearbeitungsrückstände auf Gehäusen und Kühlkörpern, Partikel auf Sensoren: Ultraschallreinigung bei 40 kHz mit VE-Spülung und was nie ins Bad darf.

Technischer Ratgeber. Die Zahlen stammen aus unseren eigenen Datentabellen; für Ihren Prozess bestätigen wir die Einstellungen mit einem Reinigungsversuch.

Die Elektronik nutzt das sanfte Ende der Ultraschallreinigung. Die Teile sind klein, die Verschmutzungen dünn, die Toleranzen liegen im Mikrometerbereich, und manche Bauteile kann der Prozess selbst beschädigen. Richtig gemacht ist ein Ultraschallbad bei 40 kHz mit anschließender Spülung in VE-Wasser das übliche Verfahren, um bestückte Leiterplatten, Steckverbinder und Präzisionsteile vor Beschichtung, Prüfung und Endmontage zu reinigen.

Was gereinigt wird

Bestückte Leiterplatten nach Wellen-, Reflow- oder Handlöten: Flussmittelrückstände unter den Bauteilen, Lotkugeln, Fingerabdrücke. Der Beitrag zu Flussmittelrückständen beschreibt den Prozess im Detail.
Steckverbinder und Kontakte: Oxid, Staub und Schmierstoff aus Galvanik und Bearbeitung, vor dem Galvanisieren und nach der Lagerung.
Gehäuse, Kühlkörper, Abschirmungen: Kühlschmierstoff und Späne an Aluminium- und Kupferteilen, vor dem Eloxieren oder der Montage; siehe Bearbeitungsrückstände.
Sensoren, optische Fenster, Linsen: Partikel und Fingerabdrücke, bei geringer Leistung und kurzen Zyklen, oft im indirekten Verfahren in einem Becherglas mit dem passenden Lösemittel.
Reparierte Baugruppen: Flussmittel- und Handhabungsrückstände nach der Nacharbeit, bevor die Baugruppe wieder in Betrieb geht.
Batteriekomponenten und Zellgehäuse: Bearbeitungs- und Stanzrückstände vor der Montage, mit einer Trocknungsstufe, die keine Feuchte zurücklässt.
Schablonen, Lötrahmen und Vorrichtungen: Lotpaste und Flussmittelablagerungen aus der Linie.

Der Prozess

Frequenz. Durchgehend 40 kHz. 28 kHz ist für Gussteile gedacht, nicht für Leiterplatten.

Chemie. Wässrige Flussmittelentferner oder Verseifer für Kolophonium- und No-Clean-Flussmittel; VE-Wasser mit einem milden Tensid für wasserlösliches Flussmittel; Leichtmetallreiniger für Aluminiumgehäuse; für Optiken das Lösemittel, das der Linsenhersteller vorgibt, kalt, im Becherglas.

Temperatur. 45 bis 55 °C für Leiterplatten, 50 bis 60 °C für Metallteile, Raumtemperatur für Optiken.

Zeit. 3 bis 6 Minuten für Leiterplatten, 3 bis 5 für Teile. Kurz.

Sweep und einstellbare Leistung. Eine stehende Welle hält ein Bauteil in einem Schwingungsbauch fest; Sweep verhindert das. Mit einstellbarer Leistung läuft eine empfindliche Baugruppe bei halber Leistungsdichte.

Spülen. Zweimal in VE-Wasser, das erste Mal mit Ultraschall, um unter den Bauteilen auszuspülen. Leitungswasser wird nie verwendet; seine Ionen sind genau die Verunreinigung.

Trocknen. Warme, gefilterte Luft bei 50 bis 60 °C, bis es auch unter den Bauteilen trocken ist; ein DT-Trockner oder ein Trockenschrank, 15 bis 30 Minuten für Leiterplatten.

Was nicht hineingehört

Bauteile mit Hohlräumen oder Öffnungen: Relais, nicht abgedichtete Schalter, manche Quarze, MEMS-Mikrofone und -Sensoren, Trimmpotentiometer. Teile, die ihr Hersteller als nicht ultraschallgeeignet kennzeichnet. Batterien und Zellen. Alles mit einem Papieretikett, auf das es ankommt. In einer Fertigungslinie gilt: eine Reinigungsvorgabe je Baugruppe, einmal qualifiziert und als Programm auf der Anlage gespeichert.

Die Anlage

Aufgabe	Anlage
Nacharbeitsplatz, Musterbau	STS-060 bis STS-150, 40 kHz, Leiterplattengestell, Spülung in VE-Wasser in einem zweiten Gerät oder einem Becherglas
Serienreinigung von Leiterplatten	UMX Pro 50L bis 88L mit Programmen, einstellbarer Leistung, Filtrationsmodul; Spülbecken mit VE-Wasser; DT-Trockner oder Trockenschrank
Gehäuse und Kühlkörper nach der Bearbeitung	UMX Pro 88L bis 162L oder ST-96, Leichtmetallreiniger, Spülung in VE-Wasser, Trocknung
Steckverbinder und kleine Metallteile als Schüttgut	STS-300 oder ST-40 mit feinmaschigen Einsätzen, flache Lagen
Optiken und Sensoren	STS-030 bis STS-090, Becherglashalter, indirekte Reinigung

Jede Anlage in einer Leiterplattenlinie läuft mit eingeschaltetem Sweep und einem schriftlich festgelegten Programm. Die UMX Pro speichert das Programm je Leiterplattenfamilie; deshalb erreicht die zweite Schicht dasselbe Ergebnis wie die erste.

Sauberkeit

Für regulierte Fertigungen sind die Messgrößen der Widerstand des Lösemittelextrakts und die Ionenchromatografie; für alles andere zeigt eine UV-Lampe Kolophonium als fluoreszierenden Schleier, und eine Lupe zeigt, was die Spülung übersehen hat. Sauberkeit vor der Schutzlackierung ist der häufigste Grund, eine solche Linie aufzubauen, und die Vorgabe des Lackherstellers setzt das Ziel.

Die ausführlichen Beiträge: der gesamte Prozess für Leiterplatten nach dem Löten, Steckverbinder und Ladebuchsen, Sensoren und mikroelektronische Teile, Batteriekomponenten, Gehäuse, Kühlkörper und Abschirmungen vor der Montage, Komponenten der Kommunikationstechnik, Baugruppen nach der Reparatur und ein Risikoleitfaden für Präzisionselektronik, der auflistet, was aus dem Bad bleiben muss.

Die folgenden Beiträge behandeln einzelne Teile und Prozesse, sobald sie erscheinen. Der Beitrag zur Angebotsanfrage nennt, was Sie uns für eine Leiterplattenreinigungslinie schicken sollten.