超聲波清洗器的清洗技術經過幾十年來的理論探討和應用研究,無論設備還是工藝上均取得了較大的發展,有關單位相繼研發了一大批信的產品,也制定出了一系列先進典型的清洗工藝。
1.高頻超聲清洗對于象硅片表面小至零點幾微米的超微污物粒子,常規的超聲波清洗器無能為力,即使增加功率密度也無濟于事。近年來發展了一種兆赫茲級的高 頻超聲清洗技術,由于頻率高,空化效應已不起作用,因此清洗的關鍵不是氣泡,是高頻壓力波的擦洗作用,其對污物的去除率接近百分之百。高頻清洗進來發展較 快,主要用于超大規模集成電路芯片上的污物清洗,以及硅晶片、陶瓷、光掩模等特種污物的清洗。
2.聚焦式清洗對于象紡織行業的噴絲板、過濾器之類微孔物件的清洗,常規的超聲清洗效果十分不理想,聲強達不到要求,而采用機械掃描聚焦式超聲清洗,噴絲 板微孔中的污物脫離十分明顯。聚焦式清洗要求達到高的聲強,目前選用的頻率以低頻為主,常用20kHz和15kHz兩種頻率,個別的頻率也有28kHz 的,其電功率在連續波情況下一般為500~700W,間隙脈沖工作狀態下,功率可高一些。
3.多頻清洗即在一只清洗缸中,安裝有兩種或三種以上不同頻率的換能器,由多只發生器分別推動各自頻率的換能器。我們知道,清洗工作頻率高時,在液體中空 化強度低而空化密度大,而工作頻率低時則相反。低頻超聲波的強度高,對物體表面清洗有利;高頻超聲波空化密度高,沖擊波能穿達凹槽、細縫、深孔等細微結 構。同時缸中有多種頻率的超聲波,也克服了單頻清洗駐波場造成的清洗不均勻問題。
4.掃頻和跳頻的清洗掃頻和跳頻清洗都是為了改善缸中的聲場結構,前者解決了缸中的不均勻駐波場,使清洗均勻。而跳頻和多頻一樣兼顧到高低頻清洗,不同的 是跳頻用的是一只換能器和一只發生器,其換能器本身有兩個諧振頻率,在第一諧振點帶寬內作連續的頻率變化,然后跳到另一帶寬內進行掃頻清洗。它是高低頻交 替進行清洗。
5.超聲清洗工藝研究為了提高物件的清洗質量,應根據被清洗物的性質和污物的類型,選擇合適的清洗工藝及對環境無污染的非ODS的清洗劑,以及相應的配套 設備。近來國內外在這方面做了大量研究工作,也投入了大量資金、人力和物力,并取得了相應的成果。超聲波清洗器工藝的選擇是指對超聲波清洗方式、清洗液溫 度、超聲頻率、超聲功率密度、清洗時間以及清洗液的選擇及配制。合適的清洗液對于超聲波清洗效果和環境保護具有很大影響。由于超聲波清洗機理主要是利用空 化作用,清洗液的選擇出了要考慮清洗件本身材料、油污、機械雜質外,還必須保證清洗液粘度小、表面張力小,以利于清洗液的空化;有時還需添加助溶劑、穩定 劑、消泡劑及靜電去除劑等添加劑。近來對環保的要求越來越嚴,根據蒙特利爾協議書,必須全面禁止使用各種ODS清洗劑,因此目前各種ODS清洗劑替代無相 繼在研發和試驗中,為此超聲波水基清洗、超聲波半水基清洗和超聲波碳氫化合物溶劑清洗以及相應的工藝、相關的設備研發也在同步進行。目前要全面徹底替代 ODS清洗劑還有一個相當的過程,但相信在超聲界合化學溶劑界的不斷努力下,一個既具有清洗性又具有環保性合經濟性的非ODS超聲清洗技術將會獲得廣泛的 應用。