Präzisionselektronik ohne Schäden reinigen

Kavitation ist ein mechanischer Vorgang. Millionen Blasen implodieren an jeder Oberfläche im Bad; deshalb reinigt sie unter einem Bauteil, wo keine Bürste hinkommt. Dieselbe Energie erreicht aber auch alles andere am Teil: einen Quarz, einen freitragenden Siliziumbalken, einen Relaiskontakt, einen Bonddraht. Die meisten elektronischen Bauteile stecken das weg. Manche nicht, und einige fallen so aus, dass sie am selben Tag die elektrische Prüfung bestehen und später im Feld versagen. Dieser Leitfaden ordnet die Bauteile in Gruppen und beschreibt die Prozesskontrollen, die das Risiko gering halten.

Bauteile nach Risiko

Quarze und Oszillatoren. Ein Schwingquarz ist ein Resonator. Die Stimmgabelquarze für Echtzeituhren schwingen mit 32,768 kHz, nahe an den Arbeitsfrequenzen von Ultraschallreinigern, und viele Datenblätter verbieten Ultraschallreinigung. Quarze mit höherer Frequenz sind weniger gefährdet, aber nicht immun; halten Sie sich an das Datenblatt.

MEMS-Bauteile. Beschleunigungssensoren, Gyroskope und Mikrofone enthalten Strukturen von wenigen Mikrometern Dicke, die frei über dem Substrat hängen. Ultraschall kann sie zur Resonanz anregen, brechen oder so an das Substrat drücken, dass sie haften bleiben. Mikrofone und Drucksensoren haben zudem eine offene Öffnung, durch die Flüssigkeit eindringt.

Relais und Schalter. Ein nicht abgedichtetes Relais oder ein nicht abgedichteter Schalter läuft voll Flüssigkeit und trocknet nicht mehr. Relais, die als waschdicht oder abgedichtet verkauft werden, sind für das Waschen von Leiterplatten ausgelegt; prüfen Sie das Datenblatt und entfernen Sie eine Belüftungslasche erst nach der Reinigung, wie der Hersteller es vorgibt.

Displays und Etiketten. Flüssigkeit gelangt zwischen die Schichten eines Displays. Papieretiketten lösen sich, und manche Aufdrucke verblassen in alkalischen Reinigern.

Der Beitrag zu Sensoren geht genauer auf die Sensortypen ein.

Die Prozesskontrollen

Frequenz. 40 kHz ist der Standard für Elektronik: Die Blasen sind kleiner, und jede Implosion trägt weniger Energie als bei 28 kHz, das für Gussteile und starke Verschmutzung bleibt. Die MT-75 arbeitet mit 40 und 80 kHz; die höhere Frequenz ist noch schonender und erreicht feinere Partikel. Siehe 28 oder 40 kHz und Partikelgröße und Frequenz.

Sweep. Eine feste Frequenz erzeugt stehende Wellen mit Stellen hoher und niedriger Intensität. Sweep verschiebt diese Stellen laufend, sodass kein Bauteil den ganzen Zyklus an einem Maximum sitzt. Nutzen Sie ihn, wo immer der Generator ihn bietet; siehe Sweep und Degas.

Leistung. Die Leistungsdichte unterscheidet sich zwischen Anlagen stark:

Ein kleines Tischgerät ist bauartbedingt intensiv. Für empfindliche Baugruppen verwenden Sie eine Anlage mit einstellbarer Leistung, etwa die UMX Pro, und fahren sie reduziert, oder Sie halten den Zyklus in einem Tischgerät kurz. Siehe Leistungsdichte.

Zeit. Schäden durch Kavitation summieren sich mit der Zeit. Die meiste Elektronikreinigung ist in 3 bis 6 Minuten erledigt; ein Prozess, der 20 Minuten braucht, hat ein Chemie- oder Temperaturproblem, kein Zeitproblem. Siehe Reinigungszeit.

Temperatur. 45 bis 55 °C für Leiterplatten, innerhalb der niedrigsten Grenze der Stückliste. Manche Bauteildatenblätter nennen eine Höchsttemperatur für die Reinigung; dieser Wert, nicht der des Reinigers, bestimmt die Badtemperatur. Siehe Reinigungstemperatur wählen.

Halterung. Teile liegen nie auf dem Beckenboden: Der Boden ist die abstrahlende Fläche, und direkter Kontakt überträgt die Schwingung unmittelbar in das Teil. Verwenden Sie einen Korb, ein Gestell oder ein Becherglas, wobei die Teile einander und die Korbwände nicht mehr als nötig berühren.

Mit einem Muster qualifizieren

Testen Sie bei jeder neuen Baugruppe, bevor Sie eine Charge fahren:

1. Gehen Sie die Stückliste durch und markieren Sie jedes Bauteil aus den Zeilen „Datenblatt prüfen“ und „Aus dem Bad halten“.
2. Reinigen Sie eine Musterbaugruppe mit den geplanten Einstellungen.
3. Reinigen Sie ein zweites Muster mit der dreifachen geplanten Zeit. Übersteht es das, hat der Prozess Reserve.
4. Prüfen Sie beide elektrisch und funktional; messen Sie, wo vorhanden, Quarzfrequenz und Sensorausgänge.
5. Untersuchen Sie unter dem Mikroskop auf abgelöste Etiketten, Beschriftungen, gerissene Bauteile und Rückstände.
6. Speichern Sie die Einstellungen als Programm, damit jedes Mal der qualifizierte Prozess läuft.

Welche Anlage

Der Prozess für ganze Leiterplatten steht in Leiterplatten nach dem Löten reinigen. Die Branchenseite Elektronik fasst die zugehörigen Beiträge zusammen.