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超声波清洗仪的发展历程

2021-08-26 16:12
随着机械工业、电子工业、光学工业、医药工业、核工业、航天工业等对超声波清洗的广泛应用,特别是像超大硅片、超细管道、超洁镜面、超微晶体管等高精度材料的清洗,对超声波清洗提出了更新更高的要求。实验结果表明,如果用传统的低频单缸清洗仪对这些材料和零件进行清洗,不是清洗的洁净度达不到要求,就是因为长时间的清洗而损坏被清洗的材料和零部件。但如果采用高频超声波和多缸式清洗仪则能达到良好的效果。
 
近十几年来,超声波清洗设备厂家不断推出许多新型的高效节能清洗设备,其总的发展趋势朝着两个方向迅速发展:一是朝高频方向发展;二是朝多缸式、传动链式、升降式方向发展。下面将分类介绍这些新型的超声波清洗仪器。
 
一、高频超声波清洗

对于像硅片表面小至零点几微米的超微污物粒子,常规的超声波清洗仪无能为力,即使增加频率密度也无济于事。近来发展了一种兆赫兹级的高频超声波清洗技术,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,而在于高频压力波的擦洗作用,其对污物的去除率接近百分之百。高频清洗近来发展较快,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、陶瓷等特种污物的清洗。

二、聚焦式清洗
对于像纺织行业的喷丝板、过滤器之类微孔物件的清洗,常规的超声清洗效果不是十分理想,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效果十分明显。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,在间隙脉冲工作状态下,功率可适当高些。

三、多频清洗
多频清洗即在一只清洗缸中,安装有2种或3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。清洗器工作频率高时,在液体中空化强度低而空化密度大,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的问题。

四、扫频和跳频清洗
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做连续的频率变化,然后跳到另一带宽内进行扫频清洗,是一种高低频交替进行的清洗。

五、节水型超声波清洗设备
节水型超声波清洗设备将含氢水与兆声波组合使用,另外采用紫外线进行预处理,从而实现了设备的小型化,降低了纯水使用量和废液废水处理负荷。
 
大量工艺试验和生产实践结果表明,一种好的超声波清洗工艺除了要具备性能优良的超声波清洗仪及其相应辅助装置(如定时加热装置、循环泵、过滤器、冷凝系统、分离器等)外,合适的洗涤剂也是一个至关重要和不容忽视的因素。为了贯彻执行“蒙维利尔协议”这项国际性的环保条例,在清洗领域中正在采取各种措施解决取代有机溶剂的问题,以最大限度地减少清洗介质对环境的污染。目前欧洲正倾向于使用一种称为VMS(挥发性硅氧甲烷)的化学物质作为清洗介质,以取代有机溶剂。这种介质符合环境保护局(EPA)的要求,但存在有易燃的问题,目前已经在欧洲某些厂家的清洗仪中试用。

 
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