Nettoyage par ultrasons dans l'électronique et l'assemblage de cartes

Flux après brasage, poussière et oxyde sur les connecteurs, résidus d'usinage sur les boîtiers, particules sur les capteurs : le nettoyage par ultrasons en électronique, à 40 kHz avec rinçage à l'eau déionisée.

Guide technique. Les chiffres proviennent de nos propres fiches ; pour votre procédé, nous confirmons les réglages par un essai de nettoyage.

L'électronique est le secteur qui utilise le côté le plus doux du nettoyage par ultrasons. Les pièces sont petites, les salissures sont minces, les tolérances se comptent en microns, et certains composants peuvent être endommagés par le procédé lui-même. Bien conduit, un bain à ultrasons à 40 kHz suivi d'un rinçage à l'eau déionisée est la méthode de référence pour nettoyer les cartes assemblées, les connecteurs et les pièces de précision avant vernissage, test et montage final.

Ce que l'on nettoie

Cartes électroniques assemblées après brasage à la vague, par refusion ou manuel : résidus de flux sous les composants, billes de soudure, traces de doigts. L'article sur le flux décrit le procédé en détail.
Connecteurs et contacts : oxyde, poussière et lubrifiant issus du traitement de surface et de l'usinage, avant le dépôt galvanique et après stockage.
Boîtiers, dissipateurs thermiques, blindages : fluide de coupe et copeaux sur les pièces en aluminium et en cuivre, avant anodisation ou montage ; voir les résidus d'usinage.
Capteurs, fenêtres optiques, lentilles : particules et traces de doigts, à faible puissance et en cycles courts, souvent selon la méthode indirecte dans un bécher contenant le solvant adapté.
Modules réparés : flux et résidus de manipulation après la retouche, avant la remise en service du module.
Composants de batteries et boîtiers de cellules : résidus d'usinage et d'emboutissage avant montage, avec une étape de séchage qui ne laisse aucune humidité.
Pochoirs, palettes et outillages : dépôts de pâte à braser et de flux accumulés sur la ligne.

Le procédé

Fréquence. 40 kHz sur toute la ligne. Le 28 kHz est fait pour les pièces de fonderie, pas pour les cartes.

Chimie. Des dissolvants de flux aqueux ou des saponifiants pour les flux à la colophane et les flux no-clean ; de l'eau déionisée avec un tensioactif doux pour les flux hydrosolubles ; des détergents pour alliages légers pour les boîtiers en aluminium ; et pour l'optique, le solvant prescrit par le fabricant de la lentille, à froid, dans un bécher.

Température. 45 à 55 °C pour les cartes, 50 à 60 °C pour les pièces métalliques, température ambiante pour l'optique.

Durée. 3 à 6 minutes pour les cartes, 3 à 5 pour les pièces. Court.

Sweep et puissance réglable. Une onde stationnaire maintient un composant sur un ventre de vibration ; le sweep l'évite. La puissance réglable permet de traiter un assemblage délicat à mi-puissance.

Rinçage. Eau déionisée, deux fois, la première sous ultrasons pour chasser les résidus sous les composants. L'eau du robinet n'est jamais utilisée : ses ions sont précisément la contamination.

Séchage. Air chaud filtré à 50 à 60 °C jusqu'à ce que la carte soit sèche sous les composants ; un séchoir DT ou une étuve de séchage, 15 à 30 minutes pour les cartes.

Ce qui ne doit pas aller dans le bain

Les composants à cavité ou à ouverture : relais, interrupteurs non étanches, certains quartz, microphones et capteurs MEMS, potentiomètres d'ajustage. Les pièces que leur fabricant déclare non nettoyables aux ultrasons. Les batteries et les cellules. Tout ce qui porte une étiquette papier importante. En production, la règle est une spécification de nettoyage par assemblage, qualifiée une fois et enregistrée comme programme sur la machine.

La machine

Tâche	Machine
Poste de retouche, atelier de prototypes	STS-060 à STS-150, 40 kHz, support de cartes, rinçage à l'eau déionisée dans un second appareil ou un bécher
Nettoyage de cartes en production	UMX Pro 50L à 88L avec programmes, puissance réglable, module de filtration ; cuve de rinçage à l'eau déionisée ; séchoir DT ou étuve
Boîtiers et dissipateurs après usinage	UMX Pro 88L à 162L ou ST-96, détergent pour alliages légers, rinçage à l'eau déminéralisée, séchage
Connecteurs et petites pièces métalliques en vrac	STS-300 ou ST-40 avec inserts à maille fine, couches peu épaisses
Optique et capteurs	STS-030 à STS-090, porte-béchers, nettoyage indirect

Sur une ligne de cartes, chaque machine fonctionne avec le sweep activé et un programme écrit. L'UMX Pro enregistre le programme par famille de cartes : c'est ce qui donne à la deuxième équipe le même résultat qu'à la première.

Propreté

Pour les travaux réglementés, les mesures sont la résistivité de l'extrait de solvant et la chromatographie ionique ; pour le reste, une lampe UV fait apparaître la colophane comme un voile fluorescent, et une loupe montre ce que le rinçage a laissé. La propreté avant l'application d'un vernis de tropicalisation est la raison habituelle d'installer une ligne, et la spécification du fournisseur de vernis fixe l'objectif.

Les articles détaillés : le procédé complet pour les cartes électroniques après brasage, les connecteurs et ports de charge, les capteurs et pièces microélectroniques, les composants de batteries, les boîtiers, dissipateurs et blindages avant montage, les composants d'équipements de télécommunication, les modules après réparation, et un guide des risques pour l'électronique de précision qui liste ce qui doit rester hors du bain.

Les articles ci-dessous traitent des pièces et procédés individuels au fil de leur publication. L'article sur le devis indique ce qu'il faut nous envoyer pour une ligne de nettoyage de cartes.