超声波清洗技术的近期发展概况

  仪器信息网 ·  2011-08-11 22:04  ·  27568 次点击
超声波清洗器的清洗技术经过几十年来的理论探讨和应用研究,无论设备还是工艺上均取得了较大的发展,有关单位相继研发了一大批的产品,也制定出了一系列先进典型的清洗工艺。
1.高频超声清洗
对于象硅片表面小至零点几微米的超微污物粒子,常规的超声波清洗器无能为力,即使增加功率密度也无济于事。近年来发展了一种兆赫兹级的高频超声清洗技术,由于频率高,空化效应已不起作用,因此清洗的关键不是气泡,是高频压力波的擦洗作用,其对污物的去除率接近百分之百。高频清洗进来发展较快,主要用于超大规模集成电路芯片上的污物清洗,以及硅晶片、陶瓷、光掩模等特种污物的清洗。
2.聚焦式清洗
对于象纺织行业的喷丝板、过滤器之类微孔物件的清洗,常规的超声清洗效果十分不理想,声强达不到要求,而采用机械扫描聚焦式超声清洗,喷丝板微孔中的污物脱离十分明显。聚焦式清洗要求达到高的声强,目前选用的频率以低频为主,常用20kHz和15kHz两种频率,个别的频率也有28kHz的,其电功率在连续波情况下一般为500~700W,间隙脉冲工作状态下,功率可高一些。
3.多频清洗
即在一只清洗缸中,安装有两种或三种以上不同频率的换能器,由多只发生器分别推动各自频率的换能器。我们知道,清洗工作频率高时,在液体中空化强度低而空化密度大,而工作频率低时则相反。低频超声波的强度高,对物体表面清洗有利;高频超声波空化密度高,冲击波能穿达凹槽、细缝、深孔等细微结构。同时缸中有多种频率的超声波,也克服了单频清洗驻波场造成的清洗不均匀问题。
4.扫频和跳频的清洗
扫频和跳频清洗都是为了改善缸中的声场结构,前者解决了缸中的不均匀驻波场,使清洗均匀。而跳频和多频一样兼顾到高低频清洗,不同的是跳频用的是一只换能器和一只发生器,其换能器本身有两个谐振频率,在第一谐振点带宽内作连续的频率变化,然后跳到另一带宽内进行扫频清洗。它是高低频交替进行清洗。
5.超声清洗工艺研究
为了提高物件的清洗质量,应根据被清洗物的性质和污物的类型,选择合适的清洗工艺及对环境无污染的非ODS的清洗剂,以及相应的配套设备。近来国内外在这方面做了大量研究工作,也投入了大量资金、人力和物力,并取得了相应的成果。
超声波清洗器工艺的选择是指对超声波清洗方式、清洗液温度、超声频率、超声功率密度、清洗时间以及清洗液的选择及配制。合适的清洗液对于超声波清洗效果和环境保护具有很大影响。由于超声波清洗机理主要是利用空化作用,清洗液的选择出了要考虑清洗件本身材料、油污、机械杂质外,还必须保证清洗液粘度小、表面张力小,以利于清洗液的空化;有时还需添加助溶剂、稳定剂、消泡剂及静电去除剂等添加剂。近来对环保的要求越来越严,根据蒙特利尔协议书,必须全面禁止使用各种ODS清洗剂,因此目前各种ODS清洗剂替代无相继在研发和试验中,为此超声波水基清洗、超声波半水基清洗和超声波碳氢化合物溶剂清洗以及相应的工艺、相关的设备研发也在同步进行。目前要全面彻底替代ODS清洗剂还有一个相当的过程,但相信在超声界合化学溶剂界的不断努力下,一个既具有清洗性又具有环保性合经济性的非ODS超声清洗技术将会获得广泛的应用

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