Sensoren en micro-elektronische onderdelen ultrasoon reinigen

Een sensor meet via een oppervlak: een membraan, een venster, een mantel of een elektrode. Alles wat op dat oppervlak zit, is deel van de meting. Een oliefilm op een drukmembraan verschuift de respons, een vingerafdruk op een optisch venster verstrooit licht, een deeltje in een spleet tussen elektroden verandert een capaciteit. Ultrasoon reinigen is een goede manier om die oppervlakken voor de montage schoon te krijgen. Het is ook een goede manier om sommige sensoren te vernielen, dus de eerste vraag is altijd om welk onderdeel het gaat.

Twee groepen: onderdelen en werkende sensoren

Het reinigen van sensoren valt uiteen in twee groepen die elk een ander antwoord vragen.

Onderdelen voordat de sensor bestaat: behuizingen, mantels, sondelichamen, fittingen, optische vensters, lenzen voor het monteren, elektrodeblanks, keramische substraten, leadframes. Dit zijn onderdelen van metaal, glas, keramiek of kunststof, en ze laten zich reinigen als andere precisieonderdelen, met milde instellingen.

Werkende sensoren en bestukte sensormodules: deze dragen het sensorelement, en of ze een bad verdragen, hangt af van hoe dat element is opgebouwd. Veel ervan verdragen het niet.

Wat erin mag

Onderdeel	Typische vervuiling	Instelling
Roestvaststalen sondemantels en thermohulzen	Bewerkingsolie, deeltjes, vingerafdrukken	Mild alkalisch reinigingsmiddel, 50 tot 60 °C, 40 kHz, 3 tot 5 min
Verspaande sensorbehuizingen van aluminium of roestvast staal	Koelsmeermiddel, spanen, braamschilfers	Zoals bij CNC-onderdelen voor de montage, daarna spoelen in gedemineraliseerd water
Glazen of saffieren vensters, zonder coating	Vingerafdrukken, polijstresten, stof	Neutraal reinigingsmiddel of het oplosmiddel van de fabrikant in een bekerglas, kamertemperatuur tot 40 °C, 1 tot 3 min
Keramische substraten voor de montage	Deeltjes, hanteringsresten	Neutraal reinigingsmiddel, 40 kHz, korte cyclus, spoelen in gedemineraliseerd water
Afgedichte, ingegoten sensoren (bijvoorbeeld mantelthermokoppels en weerstandsthermometers)	Procesresten na gebruik	Chemie die past bij mantel en afdichting, korte cyclus; volg de instructies van de fabrikant

Optische onderdelen met coatings (antireflectie, filters, spiegels) worden alleen gereinigd met de methode en de chemie die de coatingfabrikant goedkeurt. Sommige coatings zijn zacht en laten los onder cavitatie. Lenzen die in een vatting zijn gekit of gelijmd, worden alleen gereinigd als de lijm geschikt is voor de vloeistof en de temperatuur.

Voor kleine onderdelen en optiek is de indirecte methode meestal de juiste: de onderdelen staan in een bekerglas met hun eigen vloeistof, het bekerglas staat in de met water gevulde tank. Het hoofdbad blijft schoon, een klein volume dure vloeistof doet het werk, en een oplosmiddel komt nooit in aanraking met de verwarmde tank.

Wat er nooit in mag

Deze sensortypen hebben open, bewegende of resonerende structuren, of openingen waardoor de vloeistof in het element komt. Houd ze volledig buiten het bad.

Sensortype	Waarom
MEMS-versnellingsopnemers en -gyroscopen	Vrijhangende siliciumstructuren kunnen in resonantie komen, breken of aan het substraat blijven kleven
MEMS-microfoons	Open geluidspoort; het membraan is enkele micrometers dik
Druksensoren met een open poort of een met gel gevulde holte	Vloeistof in de holte, schade aan membraan of gel
Vochtigheids- en gassensoren	Open sensorlagen en membranen; de vloeistof vergiftigt of verschuift het element
Sensoren met een ventilatiemembraan	Het membraan gaat lekken als het onder cavitatie nat wordt
Kwartsresonatoren en stemvorkkristallen	De resonerende structuur kan worden aangestoten en breken; veel datasheets verbieden ultrasoon reinigen
Niet-ingekapselde chips met bonddraden	Cavitatie kan dunne bonddraden vermoeien
Elk onderdeel dat de fabrikant markeert met "niet ultrasoon reinigen"	De markering is het antwoord

De risicogids voor precisie-elektronica behandelt deze grenzen uitgebreider, ook hoe u een onderdeel kwalificeert dat niet in de lijst staat. Zit zo'n sensor op een printplaat die gereinigd moet worden, dan wordt hij na het reinigen geplaatst of afgeplakt, of wordt de printplaat met de hand gereinigd.

Instellingen voor sensoronderdelen

Frequentie: 40 kHz, of 80 kHz op de MT-75 voor de meest gevoelige onderdelen en de fijnste deeltjes; zie deeltjesgrootte en frequentie.
Vermogen: verlaagd waar de machine dat toelaat. Een kleine tafeltank heeft van nature een hoge vermogensdichtheid; houd de cycli kort.
Temperatuur: kamertemperatuur tot 55 °C, onder de grens van elke kunststof of lijm in het onderdeel.
Tijd: 1 tot 5 minuten. Controleer het resultaat en verleng zo nodig.
Ondersteuning: onderdelen in een mand, bekerglas of houder, nooit op de tankbodem en niet tegen elkaar.
Spoelen: gedemineraliseerd water. Ionische resten op een sensorelement kunnen metingen verschuiven en elektroden aantasten.
Drogen: warme gefilterde lucht, onderdelen zo geplaatst dat elke holte leegloopt; zie spoelen en drogen.

Reinheid die er voor sensoren toe doet

Voor optische onderdelen is de controle visueel: een donkerveldlamp of een microscoop toont films en deeltjes. Voor sensorbehuizingen en sondedelen die in een assemblage gaan, komen de deeltjesgrenzen uit de productspecificatie en worden ze getest zoals bij andere componenten; zie elektronische onderdelen reinigen voor de montage. Schone onderdelen gaan direct in afgedekte trays en worden met handschoenen gehanteerd.

Stof en resten tussen de pinnen van een chip, met een testpen — Stof en resten tussen fine-pitch-pinnen, waar lekstromen ontstaan

Welke machine

Werk	Opstelling
Optiek, vensters en kleine sensoronderdelen	STS-030 (3 L) tot STS-090 (9 L), 40 kHz, bekerglazen met de indirecte methode
Sondemantels, behuizingen, batchwerk	STS-150 tot STS-300 of UMX Pro 50L op 40 kHz, spoelen in gedemineraliseerd water, drogen met warme lucht
Precisieonderdelen, wassen-spoelen-drogen in één frame	MT-75, 75 L, 40/80 kHz

De branchepagina elektronica bundelt de verwante artikelen.