Les tendances pour le nettoyage de précision

Dans les secteurs tels que l’industrie des semi-conducteurs, la métrologie, la mécanique de précision, la microtechnique et l’optique, les exigences en termes de performance et de fiabilité pour les pièces et composants ne cessent d’augmenter. La tendance de la miniaturisation et des fonctions intégrées implique des géométries toujours plus complexes. D’un autre côté, les récentes évolutions comme les photo-répéteurs et scanners pour la lithographie EUV (à ultra-violets extrêmes) entraînent une nette augmentation de la taille et du poids des composants mécaniques ultra précis à géométrie complexe. «Ces pièces fabriquées à partir de différents matériaux, comme des alliages aluminium-vanadium, cuivre et aluminium, métal dur, Zerodur, céramique et plastique, ont un diamètre allant de 0,5 à 1500 mm. L’amplitude de poids peut s’étendre de moins d’un gramme à 500 kg», rapporte Volker Lehmann, directeur produits pour les applications haute précision du groupe Ecoclean.

Toutes ces pièces ont en commun un impératif pour le nettoyage: atteindre des exigences de propreté encore plus élevées. Cela concerne aussi bien les pollutions particulaires que les résidus, tâches et décolorations filmiques et même pour certains secteurs, les contaminants biologiques et chimiques. Dans un passé pas si lointain, par exemple, les particules avaient une taille maximale admissible de moins de 5 à 150 µm; désormais il faut atteindre des résultats de propreté à l’échelle du micron, voire moins encore. Les critères de propreté décisifs sont pourtant et avant tout les valeurs de dégazage des impuretés organiques et inorganiques volatiles à l’échelle du pourcent atomique. Ces limites de tolérance dépendent des matériaux des pièces.

 

Développement de procédés de nettoyage complets

Une installation de nettoyage multi-cuves, comportant de huit à douze étapes humides, utilisée avec un ou plusieurs produits chimiques de nettoyage adaptés aux matériaux et aux pollutions, constitue habituellement la base pour répondre avec stabilité et rentabilité, aux grandes exigences de la fabrication en série. On utilise en standard pour ces installations de nettoyage de précision, des systèmes à ultrasons multifréquence, dont les fréquences et les intensités sont adaptées avec souplesse aux exigences de nettoyage des différentes pièces.

«Dans la phase d’études, les paramètres du procédé, comme les températures, les fréquences des ultrasons et les durées de traitement sont définis en fonction des pièces à nettoyer et des pollutions à éliminer. Sont aussi déterminées les techniques de procédés nécessaires pour une bonne circulation du produit, y compris dans les trous borgnes, capillaires et contre-dépouilles», explique Volker Lehmann. Il faut ensuite intégrer le séchage, conçu en fonction de la complexité et du coefficient d’absorption thermique des composants, soit un séchage sous vide simple ou combiné, par exemple, avec un sécheur à infrarouge en amont. Les tests de nettoyage nécessaires en phase d’étude sont conduits par le fabricant de l’installation, dans son propre centre technique, avec des pièces de référence définies.

 

Des supports qui renforcent le nettoyage

L’organisation des supports spécifiques aux pièces, comme les châssis de rotation, d’oscillation et statiques, est également un facteur important qui est intégré dans les études de procédés. Il est particulièrement important que les supports ne fassent pas écran aux pièces à nettoyer et évitent les exportations de produit.

«Pour atteindre un résultat optimal en peu de temps, y compris pour des pièces de différents types, la mécanique de rotation ou d’oscillation doit permettre des vitesses et positions variables. Un positionnement adapté à la géométrie des pièces, associé à une mécanique adaptée dans le bain, favorisent la circulation de produit dans les trous borgnes, par exemple», ajoute Volker Lehmann. Pour obtenir des pièces ultra propres, les supports doivent impérativement garantir l’absence de détériorations ou particules sur les pièces, ainsi que des mouvements sans aucun frottement.

 

Une technologie vouée à la propreté extrême

Pour la qualité et la fiabilité des résultats de propreté, la conception du système de nettoyage est tout aussi importante que la sélection des procédés et des supports de pièces. Le concept de débordement des quatre côtés développé par UCM permet que le produit de nettoyage et/ou de rinçage soit introduit par en bas dans toutes cuves, puis remonte, pour ensuite déborder par les côtés. Ce principe engendre un flux permanent dans toutes les cuves, permettant d’une part un traitement intensif des pièces, le grand volume permettant, d’autre part, une élimination immédiate de toutes les particules fines et autres résidus décollés lors du nettoyage, ce qui exclut une éventuelle nouvelle contamination des pièces lors de leur enlèvement ou de leur déplacement. «Par ailleurs, l’objectif est de concevoir un flux optimisé de tous les composants de l’installation, afin d’éviter la formation de résidus d’impuretés», explique Volker Lehmann.

Les cuves et les réservoirs n’ont pas d’angle où pourraient se déposer et s’accumuler des impuretés. Pour les applications hautes pureté, les installations sont partiellement équipées de tuyauteries en polyfluorure de vinylidène (PVDF). Cette matière plastique haute performance se distingue par sa grande résistance aux abrasions et aux agents chimiques, ainsi que par sa surface très lisse à laquelle rien n’adhère. Pour obtenir des raccords sans bourrelet ni cavité, les tuyaux en PVDF sont soudés en appliquant la technologie WNF. La pose se fait sans coude à 90° et par inclinaison, ce qui permet que les conduits se vident toujours complètement et qu’il n’y ait pas d’eau stagnante.

 

Ces exigences particulières s’appliquent aussi à la conception des robots. Ce qui compte en premier lieu, c’est un fonctionnement sans frottement, empêchant l’importation de salissures dans les bains. Le déplacement est assuré, soit par un dispositif de transport placé sous la surface des bains, soit par une technologie avec la protection nécessaire et l’utilisation de composants de salle blanche, comme des axes linéaires, par exemple.

La gestion de l’air dans l’installation est un autre point important. «Des flowbox sont intégrées dans le toit de l’installation pour générer un flux d’air laminaire. On a toutefois tendance à oublier que l’air circule aussi à la surface des bains, ce qui interrompt le flux laminaire. Le meilleur flux laminaire possible dans l’installation n’est réalisable qu’avec une aspiration adaptée, comme un sol perforé, par exemple», explique Volker Lehmann.

 

En bref Le groupe SBS Ecoclean (anciennement Dürr Ecoclean) développe, produit et commercialise des machines, systèmes et services d’avant-garde pour le nettoyage de pièces industrielles et la préparation de surface. Ses solutions de pointe à l’échelle mondiale aident les entreprises à travers le monde à réaliser une fabrication efficace et durable selon des normes de qualité élevées. Ses clients viennent de l’industrie automobile et de ses équipementiers, ainsi que d’un large éventail de marchés allant des équipements médicaux, de la microtechnique et des appareils de précision à l’industrie aéronautique en passant par la construction mécanique et optique et l’industrie aéronautique. Le succès d’Ecoclean repose sur l’innovation, la technologie de pointe, la durabilité, la proximité avec le client, la diversité et le respect. Le groupe emploie environ 800 collaborateurs sur ses douze sites, répartis dans neuf pays à travers le monde.

D-70794 Filderstadt

UCM AG

CH-9424 Rheineck

Volker Lehmann

Tél. +49 711 700 62 72

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