超声波清洗机的原理

超声波清洗设备

什么是超声波清洗?

超声波清洗,提高工业产品的质量。

超声波清洗是一种利用超声波振动水或者溶剂来清洗粘附在被清洗物体(工件)上的油污、细小灰尘和污垢的技术。 一个熟悉的例子是用超声波清洗机来清洗眼镜,这在眼镜店可以看到。 在工业应用中,它的应用范围很广,包括去除切削油、切屑和碎屑、抛光粉、机器零件、模具和工具上的脱模剂、电镀前的脱脂和清洗、去除无铅印刷电路板上的助焊剂以及清洗半导体元件,从而为提高工业产品的产量和质量作出重大贡献。

超声波清洗机不仅用于 "清洗",而且还用于脱气和消泡、分散、搅拌和粉碎等用途。

超声波清洗的原理

超声波清洗是通过将超声波的 "物理作用"与清洗液的 "化学作用"相结合来实现其清洗效果。

●物理作用
空化作用、振动加速和线性流动能剥离、分散以及乳化污垢。

●化学作用
清洗液的化学作用和超声波的化学反应加速作用可以溶解和分解污染物。

超声波清洗是如何工作的

空化清洗

空化清洗

液体中存在有大量的气体分子,当大约20千赫兹到100千赫兹的强大超声波照射到液体时,正压和负压交替作用于这些气体分子。 被正压压缩的气体分子在下一瞬间由于负压的作用而剧烈膨胀。 这种重复导致气体分子在压缩时具有非常高的压力,在这个极限上它会爆裂并消失。 这种非常高的冲击压力的产生被称为 "空化现象",而当气泡在工件上爆裂并剥离异物时产生的冲击波的效果被称为 "空化效应"。

这是在中低频的主要清洗作用。

在实际使用超声波清洗机时,空化现象发生的方式因液体的深度和种类而异。 因此,为了进行良好的超声波清洗,必须控制这些因素。

通过粒子加速进行清洗

通过粒子加速进行清洗

超声波通过加速使水分子并撞击工件,使得颗粒被冲击力从工件上剥离出来。 频率越高,对剥离附着力弱的非常细小的颗粒越有效。 加速与频率的倍数的平方成正比,波长变小,使其对细微的颗粒更有效。

这主要是在中频和高频时得清洗作用。

通过直进流进行清洗

当超声波能量高于0.5W/cm2时,就会产生远离振动表面的直进流。 一般认为这有助于分散灰尘颗粒。

这主要是在中频和高频下的清洗作用。

在低频时的清洗作用

■批量式清洗机

金属和塑料部件的脱脂和清洗,精密金属部件的清洗

空化作用引起的冲击压力能有效地清洗顽固的污垢。 它适用于 "一般清洗",如去除机械零件模具和工具上的切削油、切屑、抛光粉和脱模剂,电镀前的脱脂,去除无铅印刷电路板上的焊剂等。
然而,空化现象因液体的深度和种类不同而不同,因此控制这些因素对于良好的超声波清洗是至关重要的。 不充分的控制不仅意味着超声波不能有效地传导到液体中,而且还可能损坏振动表面(侵蚀)并加速振板的老化。

*侵蚀:由超声波的空化现象产生的物理力会侵蚀铝等软性材料的表面。 产生的侵蚀量与超声波的强度成正比,与超声波的频率成反比。

驻波(清洗不均匀)

驻波(清洗不均匀)

当超声波照射时,根据频率在液体中产生'驻波':λ/2的每一个整数倍都是污垢脱落的好地方。 (λ是一个波长)。
在清除污垢的同时,也可能损坏工件。 为了减少驻波的影响,还应考虑工件的上下位置移动和多频振荡。在清除污垢的便利性和减小对工件的损害之间找到一个良好的平衡。

驻波(清洗不均匀)

带有空化作用的小型超声波清洗机的产品信息可以在下面的实验室和一般清洗条目下找到。
关于大型和独立的超声波清洗机的产品信息可以在工业应用条目中找到。

中频和高频的清洗作用

■批量式清洗机

半导体硅片的批量清洗

半导体硅片的批量清洗

将多枚半导体晶片放在兆声波段的超声波清洗槽中,同时清洗这些晶片。
(1) 可以一次清洗许多枚晶圆,节省时间。
(2) 与单枚晶圆清洗方法相比,需要的清洗液相对较少。
(3)使用双槽和其他化学溶液更容易,这就是为什么这种方法已经成为主流。
在批量清洗中使用化学品时,通常采用浸渍清洗法,其中清洗槽和石英槽的双重结构用于间接照射。 石英槽的使用也避免了金属离子和杂质的析出,并有助于保持清洁度。
然而,批量式清洗会出现由于基板较大而导致设备较大的问题,以及由于基板结构细微而导致颗粒的重新粘附。

■ 石英振动体清洗机

石英振动体清洗机

下一代清洗,实现低损害和高清洗度

2006年,本多电子公司开发了世界上第一个使用石英振动体的超声波清洗装置。 在这种方法中,通过在石英振动体上叠加超声波对半导体晶圆进行清洗。 与间歇式和流水式清洗相比,可以减少化学药液的使用量,并且由于只有石英玻璃和耐化学腐蚀的树脂与液体接触,而没有垫片等橡胶材料与液体接触,因此用该装置清洗很干净。 此外,通过改变石英振动器的形状,可以根据需要进行更有效的清洗,如低损伤清洗、大面积清洗和较难的斜面(边缘表面)和缺口(晶圆边缘表面的缺口)的清洗。

石英振动体清洗机的产品信息可以在半导体行业条目下找到。

■流水式清洗机

流水式清洗机

世界上第一台流水式清洗机

1986年由我公司在世界范围内首次开发。 兆赫波段的高频超声波叠加在从喷嘴尖端辐射出来的流水上,精密地清洗工件。喷射的水流作为超声波的传导介质,同时也在超声波作用下剥离污物。

关于流动清洗机的产品信息可以在半导体行业条目下找到。

产品介绍

我公司从超声波的关键技术、由压电陶瓷材料制造换能器开始,设计和制造体现本公司专业技术的换能器,并将其纳入我们的产品,在交付时间、质量和成本方面实现最高的性价比。

我们为客户提供多种多样的超声波清洗机,以帮助他们找到最适合他们需求的 "合适 "机器。

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