1 超聲波濕式清洗技術的清洗原理和現應用領域
1.1 清洗原理
超聲波指頻率高于20kHz的聲波,20~50kHz的超聲波稱為低頻超聲波,50~200kHz的超聲波稱為高頻超聲波,700~1MkHz的超聲波稱為兆頻超聲波。濕式清洗技術通常利用空化效應最為顯著的低頻超聲波。空化效應指聲波在液體中傳播時,液體會處于負壓狀態,當負壓大于液體強度時,溶解在液體中的空氣會以空化核形式析出,空化核會迅速生長成幾微米的直徑的空化氣泡并在縫隙中閉合爆裂,產生聲壓梯度和聲流來反復沖擊污物與被清洗表面的結合部位,使污物沖入清洗液中,達到清洗目的。高頻超聲波也被廣泛應用于超聲波濕式清洗技術中,但主要利用其聲波流現象在被清洗表面反復摩擦使得污物脫離表面融入清洗液中,達到清洗效果。
2 現應用領域
超聲波干式清洗作為一個新興清洗方式,國內研究存在不足,檢索較難;國際上日韓、歐美掌握著相關技術,且由于技術保密,公開資料很少,增加了檢索難度。從有限的資料分析,該技術主要應用在液晶屏玻璃基板,電子半導體等需要高精密清洗的工業中。
(1)液晶玻璃基板:液晶屏玻璃基板上的主要污染物是灰塵和其它金屬離子,而且玻璃基板鍍膜有風干、高清潔度要求,超聲波干式清洗技術可以較好地解決這一問題;設計出更符合實際應用的液晶屏超聲干式清洗機傳送系統,改進了常規0.5mm厚玻璃傳送清洗技術,使之適合更薄玻璃的傳送清洗。
(2)電子半導體:在集成電路制造工藝中,半導體硅片的清洗效果直接影響到產品成品率。國內對其采用的干式清洗技術有等離子體清洗技術,氣相清洗技術等,超聲波干式清洗技術作為一種新興技術在國外得到進一步研究應用,國外學者對超聲波干式清洗頭進一步優化,改進后的喇叭狀換能器解決了超聲波在空氣中傳播能量衰減較大的問題,能最大限度地利用超聲波的能量對半導體器件進行清洗。
3 超聲波濕式和干式清洗技術對比分析
超聲波濕式清洗技術的優點顯而易見:清洗工序成熟,產生了相關技術手冊,適合工業生產;對于清洗死角,傳統清洗效率僅有60%~70%,高壓水射流清洗也低于90%,而濕式清洗效率高達98%;超聲波濕式清洗技術應用廣泛,從事研究人員眾多,加快了它的發展。同時超聲波濕式清洗的劣勢也很明顯:使用的化學清洗劑滲透能力有限,清洗不徹底;工業生產通常要數臺不同頻率的清洗機聯合,增加成本;設備功率選擇過低不產生空化泡,過高則容易發生空化腐蝕損壞清洗件;高精密清洗只能用高頻甚至兆頻超聲波清洗,能耗大不環保。超聲波干式清洗技術解決了這方面的問題:不需要另加清洗劑,綠色環保;清洗無附加風干設備,降低成本;清洗頭性能持久,維護成本低;非接觸式清洗,被清洗件免受損害;對于1um以上的塵粒去除率接近100%;電子工業中,無二次污染,滿足超精密度清洗要求。唯一缺點就是目前國內只實現了超聲波干式清洗機的“半國產化”,超聲波干式清洗頭制造的核心技術仍然被日韓、歐美等發達國家限制。
4 超聲波干式清洗技術前景展望
國內對于超聲波濕式清洗技術的研究一直不落與國外,甚至略有領先,可是在更為精密的干式清洗方面還有較大技術空缺,這種空缺主要集中在理論研究和干式清洗機的國產化生產方面,而超聲波干式清洗頭的制造國產化是一個發展趨勢,也需要更多的研究人員投入其中,相信未來這個方向大有可為!