Brevet FR3006209A1 — publié le 20141205

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE NETTOYAGE D'OBJETS EN FORME DE PLAQUE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de nettoyage d'objets en forme de plaque tels que par exemple des cartes électroniques ou des masques de sérigraphie. La présente invention peut trouver son application par exemple, mais pas exclusivement, dans le domaine de la production de circuits imprimés. L'utilisation de masques de sérigraphie permet entre autres de maîtriser certaines caractéristiques telles que l'épaisseur ou la localisation de crème à 10 braser sur des plots de reprise de contacts d'un circuit imprimé. L'invention peut également trouver des applications dans le domaine de la production électronique. En effet, lors par exemple d'une phase de soudure de Composants Montés en Surface « CMS » dans un four à soudure, des résidus de crème ou de soudure se forment et restent collés soit à la surface de la carte 15 ou sur les composants pouvant provoquer des disfonctionnements de la carte électronique. Il convient donc de nettoyer la carte après les opérations de soudure. Le nettoyage d'objets en forme de plaque comme des pochoirs de sérigraphie utilisés pour le dépôt de crème à braser par exemple, ou bien de 20 cartes électroniques ayant subi au préalable des étapes de soudure, nécessite des appareils et des processus de nettoyage performants. Les résidus de soudure sur une carte électronique sont particulièrement difficiles à supprimer de par la topographie complexe d'une carte électronique mais également de par sa fragilité. 25 Le brevet n° US 6,454,867 nommé « Method and Machine for Cleaning Objects in Plate Form » présente une machine et son procédé de nettoyage permettant de nettoyer des cartes électroniques de leurs résidus à l'aide d'une technique d'immersion. Ladite machine comporte un bac de lavage où l'objet à laver est totalement immergé en position verticale et est parallèle aux parois du 30 bac de lavage. Ce dernier est rempli d'un liquide de nettoyage de type liquide azéotropique. Afin de diminuer les coûts mais également l'impact sur l'environnement dttn tel dispositif un système de récupération et un système de filtrage du liquide de nettoyage permettent la circulation et le filtrage du liquide en boucle fermée. Afin d'améliorer l'efficacité du lavage, le procédé proposé par le brevet n ° US 6,454,867 met en oeuvre un générateur d'ultrasons dans le bac de lavage pour faciliter le décrochage des particules à éliminer. Cette technique améliore fortement la qualité des nettoyages mais ne peut être utilisée pour le nettoyage de cartes électroniques dédiées à l'avionique. En effet, la présence de nombreux composants électroniques de hautes technicités et surtout de composants tels que des quartz rend l'utilisation d'ultrasons interdite par la règlementation. En outre, de telles techniques rencontrent des difficultés lors de la 10 suppression de certains résidus comme par exemple de la colle sur des masques de sérigraphie ou dans des parties difficiles d'accès telles que par exemple sous un circuit intégré. L'invention vise donc à pallier ces inconvénients. Plus particulièrement l'invention vise à permettre le nettoyage d'objets souillés par des résidus de 15 densités, de tailles et de natures différentes et notamment de la colle ou de la crème à braser. En particulier, l'invention vise à permettre la suppression de résidus placés dans des endroits difficiles d'accès tels que sous un circuit intégré d'une carte électronique. Avantageusement, l'invention pourra être mise en oeuvre dans le domaine de l'avionique. Elle permettra aussi de préférence 20 d'éliminer des résidus dans des trous de via dans des circuits imprimés. L'invention vise ainsi à l'augmentation des performances de nettoyage et d'élimination des résidus sur des cartes électroniques pour des applications dans l'avionique par exemple ou sur des masques de sérigraphie. À cet effet, l'invention propose un dispositif de nettoyage d'un objet ayant 25 une forme générale de plaque comprenant : - une première cuve contenant un liquide, - des moyens de support permettant de tenir immergé l'objet dans la première cuve. Selon la présente invention le dispositif de nettoyage comporte en outre : 30 - un système d'injection de fluide comportant des buses permettant la projection de jets de fluide diphasique sur l'objet à nettoyer, - un mélangeur de fluides avec deux entrées de fluide dont une entrée est conçue pour recevoir un gaz et l'autre un liquide, et une sortie conçue pour alimenter en fluide diphasique le système d'injection, - des moyens permettant aux jets de fluide diphasique provenant des buses de balayer la surface de l'objet à nettoyer. L'utilisation d'un jet de fluide diphasique pour le nettoyage d'objets souillés par des résidus de soudure par exemple permet grâce aux propriétés du fluide diphasique d'améliorer très fortement les rendements de nettoyage. En effet, lorsque le fluide diphasique vient en contact avec la surface à nettoyer de l'objet, un phénomène de libération de microbulles à la surface de l'objet à nettoyer comparable à un phénomène de cavitation d'ultrasons se produit. Cette technique permet de retirer même des résidus de colle tout en évitant l'utilisation d'ultrasons et peut ainsi être utilisée dans le domaine de l'avionique. Avantageusement, le dispositif de nettoyage comporte une cuve de débordement permettant de récupérer le liquide provenant de la première cuve. Ledit liquide qui s'écoule ainsi dans la cuve de débordement est débarrassé des résidus lourds qui restent au fond de la première cuve. Une aspiration de liquide à l'intérieur de la cuve de débordement est avantageusement effectuée à l'aide d'un dispositif hydraulique qui connecte la cuve de débordement au mélangeur de fluides. Ce dernier est alors par une de ces entrées alimenté en liquide déjà débarrassé des plus gros résidus. Afin de protéger mieux encore le mélangeur de fluides des résidus de 20 nettoyage provenant de la cuve de débordement, le mélangeur est avantageusement placé en aval d'un filtre. Selon un mode de réalisation de l'invention le mélangeur de fluides a une forme en Y facilitant le mélange entre le gaz et le liquide à l'intérieur de celui-ci. Cette forme permet ainsi la création de microbulles de gaz dans le liquide 25 provenant de la cuve de débordement. De plus, le mélangeur de fluides est avantageusement placé en amont de la première cuve afin de faciliter l'intégration du mélangeur au sein du dispositif de nettoyage. Une forme de réalisation facile à mettre en oeuvre de la présente invention prévoit que les moyens permettant aux buses de réaliser le balayage 30 de la surface de l'objet à nettoyer comportent des moyens pour déplacer verticalement les moyens de support. On peut également prévoir, éventuellement en complément de cette forme de réalisation, que ces moyens permettant aux buses de réaliser le balayage de la surface de l'objet à nettoyer comportent des moyens pour déplacer horizontalement les buses. Une forme de réalisation préférée prévoit la combinaison des mouvements du support de l'objet et des buses pour augmenter grandement l'efficacité du nettoyage. Il est alors possible de supprimer plus aisément les résidus sur des cartes électroniques. Afin de diminuer le temps de nettoyage mais également afin de préserver l'objet à nettoyer de toutes contraintes mécaniques créées par la pulvérisation d'un fluide, une forme de réalisation avantageuse de l'invention prévoit en outre que le système d'injection d'un fluide diphasique sur l'objet à nettoyer comporte deux réseaux de buses reliés entre eux et placés des deux cotés de l'objet 10 permettant ainsi un nettoyage simultané des deux faces de l'objet. Avantageusement, en fonction de l'épaisseur des objets à nettoyer, la distance qui sépare ledit objet à nettoyer des réseaux de buses est réglable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et 15 doit être lue en regard du dessin annexé dans lequel : - La Figure 1 est un schéma fonctionnel du dispositif de l'invention. La Figure 1 montre un dispositif 1 selon l'invention comprenant une première cuve 2, une seconde cuve dite cuve de débordement 4, toutes deux de formes globalement parallélépipédiques et adaptées pour contenir un 20 liquide. Un système de support 8 disposé à l'intérieur de la première cuve 2 maintient un objet à nettoyer 6 immergé dans le liquide contenu dans celle-ci. Ledit objet à nettoyer 6 est généralement en forme de plaque et il s'agit par exemple d'une carte électronique ou encore d'un pochoir de sérigraphie. 25 Le dispositif 1 comprend également deux dispositifs hydrauliques permettant la circulation du liquide contenu dans les deux cuves. La première cuve 2, dite également cuve de nettoyage, est constituée de parois métalliques en acier inoxydable. Elle comprend entre autres une première paroi verticale externe 21, un fond horizontal inférieur 22 et une paroi 30 verticale interne 23, dite paroi de débordement avec un bord extrême supérieur 231 à une hauteur inférieure à celle d'un bord extrême supérieur 211 de la paroi verticale externe 21. La paroi verticale interne 23 est conçue de telle sorte que le liquide contenu dans la première cuve 2 déborde au-dessus du bord extrême supérieur 231 pour s'écouler dans la cuve de débordement 4 adjacente à la première cuve 2. La cuve de débordement 4 est également constituée de parois métalliques en acier inoxydable. Elle comprend entre autres une première paroi verticale externe 42, un fond horizontal 41 et une seconde paroi verticale qui correspond à la partie supérieure de la paroi verticale interne 23 de la première cuve 2. De plus, les deux cuves sont ouvertes vers le haut et le fond horizontal inférieur 22 de la première cuve 2 est à une altitude inférieure à l'altitude du fond horizontal 41 de la cuve de débordement 4. 10 L'objet à nettoyer 6, comme présenté sur la Figure 1, est placé parallèlement à la paroi verticale externe 21 de la première cuve 2 de telle sorte qu'il ne puisse pas venir en contact avec le fond horizontal inférieur 22 de la première cuve 2 afin de ne pas déranger l'écoulement du liquide dans ladite première cuve 2. L'objet à nettoyer 6 est maintenu par le système de support 8. 15 Ce dernier peut être un système à crochets ou à bras permettant l'immersion totale de l'objet à nettoyer 6 dans la première cuve 2. De plus, le système de support 8 peut effectuer un mouvement vertical (représenté par une double flèche sur la Figure 1) contrôlé par un dispositif de commande adapté non représenté sur la Figure 1. 20 Un premier dispositif hydraulique 12 est associé à la première cuve 2. Il permet la circulation du liquide dans la première cuve 2 à l'aide d'une bouche d'aspiration 121 placée au fond de la première cuve 2 et d'un retour par une extrémité 122 du premier dispositif hydraulique 12 placée de préférence en haut de la paroi verticale externe 21 de la première cuve 2, permettant ainsi la 25 réinjection du liquide dans la première cuve 2. Ce premier dispositif hydraulique 12 permet la récupération, le filtrage et l'injection du liquide contenu dans la première cuve 2. Il comporte à cet effet une vanne V1, une pompe P1 et un filtre Fi. La vanne V1 peut être commandée électriquement ou manuellement et 30 permet entre autres lors de potentiels incidents d'isoler la première cuve 2. Le filtre F-1 est disposé au sein du premier dispositif hydraulique 12 et est placé par exemple en aval de la vanne V1, pour assurer un filtrage et par là même une élimination de résidus de nettoyage du liquide provenant de la première cuve 2. La pompe P1 peut être une pompe à ailettes ou à entrainement magnétique par exemple et est utilisée pour la circulation du liquide dans le premier dispositif hydraulique 12. Une vanne V5 commandée manuellement ou électriquement est positionnée ici en aval de la pompe P1 pour permettre de purger le liquide contenu dans la première cuve 2 dans une cuve de récupération (non représentée sur la Figure 1) par exemple à l'aide de la pompe P1. Cette vanne V5 est montée sur une dérivation du premier dispositif hydraulique 12. Un second dispositif hydraulique 14 comporte une vanne V2, une pompe 10 P2, un filtre F2 et un mélangeur 16. Ce second dispositif hydraulique 14 permet entre autres d'aspirer le liquide dans la cuve de débordement 4 et de le réinjecter dans la première cuve 2. Pour ce faire, une bouche d'aspiration 142 est placée de sorte que l'aspiration du liquide se produise de préférence en bas de la paroi 42 de la cuve de débordement 4. Le retour du liquide est fait par le 15 biais d'un système d'injection de fluide placé dans la première cuve 2. La vanne V2, placée sur le second dispositif hydraulique 14, peut être à commande manuelle ou bien à commande électrique de type par exemple électrovanne. Cette vanne V2 permet lors d'un potentiel incident d'isoler la cuve de débordement 4 pour des raisons de sécurité. 20 Le liquide contenu dans la cuve de débordement 4 est aspiré à l'aide de la pompe P2, placée ici en aval de la vanne V2. Le filtre F2 placé en aval de la pompe P2 permet le filtrage, c'est-à-dire l'élimination de résidus de nettoyage du liquide provenant de la cuve de débordement 4, ces résidus provenant entre autres de l'objet à nettoyer 6. 25 Le mélangeur 16 est placé en aval du filtre F2 sur le second dispositif hydraulique 14 et est placé en amont de la première cuve 2. Il présente ici une forme en Y et comporte ainsi deux canalisations d'entrée de fluide et une canalisation de sortie de fluide 163. Une première canalisation d'entrée de fluide 161 du mélangeur 16 est conçue pour recevoir le liquide provenant du 30 filtre F2 propulsé par la pompe P2 dans le second dispositif hydraulique 14. Une seconde canalisations d'entrée de fluide 162 est conçue pour recevoir un gaz sous pression. Le diamètre de la canalisation d'entrée de fluide 162 est inférieur au diamètre de la canalisation d'entrée de fluide 161 du mélangeur 16. De plus, la canalisation d'entrée de fluide 162 pénètre dans la canalisation de sortie de fluide 163 et est placée de manière à permettre l'injection du gaz au centre de la canalisation de sortie de fluide 163 du mélangeur 16. La longueur de la canalisation d'entrée de fluide 162 à l'intérieur de la canalisation de sortie de fluide 163 est calculée de sorte que l'écoulement du liquide dans la canalisation de sortie de fluide 163 ne soit plus perturbé par la présence de la canalisation d'entrée de fluide 162. Cette disposition caractéristique permet ainsi la création d'un fluide diphasique au sein du mélangeur 16. Le fluide diphasique est_ conduit vers la première cuve 2 à l'aide du second dispositif hydraulique 14 qui relie la sortie 163 du mélangeur 16 au système d'injection de fluide placé dans la première cuve 2. Le liquide provenant de la pompe P2 est à une pression suffisante pour pouvoir, avec les conditions d'injection du gaz, obtenir un fluide diphasique en sortie du mélangeur 16. L'utilisation de deux fluides différents dans deux phases différentes, c'est-à-dire l'utilisation d'un liquide sur la première entrée 161 du mélangeur 16 et d'un gaz sur la deuxième entrée 162 du mélangeur 16, permet la création d'un fluide diphasique en sortie 163 du mélangeur 16. En d'autres termes, cela permet la formation de microbulles de gaz dans le liquide circulant dans le second dispositif hydraulique 14 en aval du mélangeur 16. Le débit et la pression au sein du second dispositif hydraulique 14 ainsi qu'au niveau de la deuxième entrée 162 du mélangeur 16 sont suffisants pour répondre aux besoins de nettoyage de l'objet à nettoyer 6. Le système d'injection de fluide comporte deux réseaux de buses 1001 et 1003 immergés dans la première cuve 2. Ces deux réseaux de buses 1001 et 1003 présentent des buses 10 placées de sorte que les jets provenant de ces buses 10 arrivent perpendiculairement à la surface de l'objet à nettoyer (cf. Figure 1). Lesdits réseaux de buses 1001 et 1003 sont constitués d'au moins une ligne comportant au moins une buse 10 et d'au moins une colonne comportant au moins une buse 10. Le nombre de buses 10, c'est-à-dire le nombre de lignes et de colonnes, sur les réseaux de buses 1001 et 1003 est modifiable en fonction de la taille de l'objet à nettoyer 6. De plus, afin de préserver l'objet à nettoyer 6 de toutes contraintes mécaniques crées par la pulvérisation de liquide sur ses deux faces opposées les réseaux de buses 1001 et 1003 sont placés parallèlement à l'objet à nettoyer 6 de part et d'autre de celui-ci (cf. Figure 1). Le réseau de buses 1003 est alimenté en fluide diphasique provenant du dispositif hydraulique 14 à l'aide d'un dispositif d'alimentation hydraulique 1002 reliant le premier réseau de buses 1001 au second réseau de buses 1003. Le dispositif d'alimentation hydraulique 1002 est situé de préference en bas de la première cuve 2 sans toutefois toucher son fond horizontal inférieur 22 afin de ne pas gêner la circulation du liquide dans la première cuve 2. De plus, le premier réseau de buses 1001 et le second réseau de buses 1003 peuvent à l'aide d'un dispositif de balayage non représenté sur la Figure 1 10 effectuer un mouvement perpendiculaire au plan de la Figure 1. Ce mouvement permet ainsi de balayer à l'aide des jets de fluides les faces de l'objet à nettoyer 6 à l'aide des deux réseaux de buses. Ce dispositif de balayage peut également être couplé au mouvement du support de l'objet 8. Les mouvements combinés favorisent alors l'élimination 15 des résidus placés sous des circuits intégrés. De plus, l'élimination de résidus placés dans des trous de via est également améliorée à l'aide de cette technique. En outre, la distance entre chaque réseau de buses et l'objet à nettoyer 6 est réglable à l'aide d'un dispositif de réglage 1004 et est déterminée de telle 20 sorte que l'efficacité des jets de fluide diphasique soit maximale : celle-ci peut être par exemple de l'ordre de 5cm. Ce dispositif de réglage 1004 est placé sur le dispositif d'alimentation hydraulique 1002 et comporte par exemple un dispositif hydraulique de longueur réglable à l'aide de vis (non représentées) permettant ainsi de régler avec précision la distance entre chacun des réseaux 25 de buses et l'objet à nettoyer. Le nettoyage de cartes électroniques et plus spécialement de cartes électroniques pour des applications avioniques est maintenant possible grâce à un tel dispositif. En effet, l'utilisation d'un jet diphasique en lieu et place d'un générateur d'ultrasons permet au dispositif d'être efficace lors du nettoyage 30 sans détériorer ou endommager les composants électroniques, même ceux contenant un quartz. De plus, l'efficacité du jet diphasique étant indépendante de la nature des matériaux comme par exemple de la colle ou de la crème à braser, le nettoyage de masques de sérigraphie est grâce à un tel dispositif optimisé. Il a été remarqué que la présence de microbulles dans le fluide injecté par les buses sur l'objet à nettoyer permettait une très grande efficacité de nettoyage même à l'encontre de produits telle la colle réputés comme ne pouvant pas être éliminés par nettoyage. On appréciera que l'invention n'est pas limitée par la nature et la forme de la ou des cuves. Également, la forme de réalisation du dispositif montré Figure 1 n'est qu'un exemple non limitatif. Les matériaux constituant les cuves peuvent être de nature différente que celle énoncée dans la description. Toute variante de réalisation techniquement envisageable à la portée de l'homme du métier peut être préférée aux modes de réalisation décrits. Ainsi, le nombre de filtres sur les canalisations hydrauliques ou le type de pompes n'est pas limité aux exemples donnés ici à titre purement illustratif. La description ci-dessus a été donnée à titre illustratif seulement et n'est pas limitative de la portée de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de nettoyage (1) d'un objet (6) ayant une forme générale de plaque comprenant : une première cuve (2) contenant un liquide, des moyens de support (8) permettant de tenir immergé l'objét (6) dans la première cuve (2), caractérisé en ce qu'il comporte en outre : 10 - un système d'injection de fluide comportant des buses (10) permettant la projection de jets de fluide diphasique sur l'objet (6) à nettoyer, un mélangeur (16) de fluides avec deux entrées de fluide dont une entrée est conçue pour recevoir un gaz et l'autre un liquide, et une 15 sortie conçue pour alimenter en fluide diphasique le système d'injection, - des moyens permettant aux jets de fluide diphasique provenant des buses (10) de balayer la surface de l'objet (6) à nettoyer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de 20 nettoyage comporte une cuve de débordement (4). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un dispositif hydraulique (14) connecte la cuve de débordement (4) au mélangeur de fluides. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélangeur (16) de fluides est placé en aval d'un filtre (F1). 25 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mélangeur (16) de fluides a une forme en Y. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le mélangeur (16) de fluides est placé en amont de la première cuve. 7. Dispositif selon l'une des' revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les 30 moyens permettant aux buses de réaliser le balayage de la surface de l'objet à nettoyer (6) comportent des moyens pour déplacer verticalement les moyens de support (8). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système d'injection de fluide comporte des moyens pour déplacer horizontalement les buses (10). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que 19 système d'injection de fluide comporte deux réseaux de buses (1001, 1003) reliés entre eux et placés des deux cotés de l'objet (6) à nettoyer. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la distance séparant l'objet (6) à nettoyer des buses (10) est réglable.