半導(dǎo)體超音波洗凈原理及技術(shù)

半導(dǎo)體行業(yè)中為了讓片子清洗的更干凈，一直是讓從事半導(dǎo)體工作人員頭疼的問題。應(yīng)用超聲波來(lái)對(duì)片子表面進(jìn)行清洗是目前行業(yè)內(nèi)普遍采用的方法。超聲波清洗的功率、頻率、尺寸、清洗劑溫度的選擇都是與片子清潔程度有著密切的關(guān)系。

超聲波清洗的原理：

超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對(duì)液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的。目前所用的超聲波清洗機(jī)中，空化作用和直進(jìn)流作用應(yīng)用得更多。

超聲波空化作用：

空化作用就是超聲波以每秒兩萬(wàn)次以上的壓縮力和減壓力交互性的高頻變換方式向液體進(jìn)行透射。在減壓力作用時(shí)，液體中產(chǎn)生真空核群泡的現(xiàn)象，在壓縮力作用時(shí)，真空核群泡受壓力壓碎時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，由此剝離被清洗物表面的污垢，從而達(dá)到精密洗凈目的。 在超聲波清洗過程中，肉眼能看見的泡并不是真空核群泡，而是空氣氣泡，它對(duì)空化作用產(chǎn)生抑制作用降低清洗效率。只有液體中的空氣氣泡被完全脫走，空化作用的真空核群泡才能達(dá)到最佳效果。

超聲波直進(jìn)流作用：

超聲波在液體中沿聲的傳播方向產(chǎn)生流動(dòng)的現(xiàn)象稱為直進(jìn)流。聲波強(qiáng)度在0.5W/cm2時(shí)，肉眼能看到直進(jìn)流，垂直于振動(dòng)面產(chǎn)生流動(dòng)，流速約為10cm/s。通過此直進(jìn)流使被清洗物表面的微油污垢被攪拌，污垢表面的清洗液也產(chǎn)生對(duì)流，溶解污物的溶解液與新液混合，使溶解速度加快，對(duì)污物的搬運(yùn)起著很大的作用。

清洗液離子傳輸加速度：

液體粒子推動(dòng)產(chǎn)生的加速度。對(duì)于頻率較高的超聲波清洗機(jī)，空化作用就很不顯著了，這時(shí)的清洗主要靠液體粒子超聲作用下的加速度撞擊粒子對(duì)污物進(jìn)行超精密清洗。

超聲波清洗功率和頻率的選擇：

超聲清洗效果不一定與（功率×清洗時(shí)間）成正比，有時(shí)用小功率，花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間也沒有清除污垢。而如果功率達(dá)到一定數(shù)值，有時(shí)很快便將污垢去除。若選擇功率太大，空化強(qiáng)度將大大增加，清洗效果是提高了，但這時(shí)使較精密的零件也產(chǎn)生蝕點(diǎn)，得不償失，而且清洗缸底部振動(dòng)板處空化嚴(yán)重，水點(diǎn)腐蝕也增大，在采用三氯乙烯等有機(jī)溶劑時(shí)，基本上沒有問題，但采用水或水溶性清洗液時(shí)，易于受到水點(diǎn)腐蝕，如果振動(dòng)板表面已受到傷痕，強(qiáng)功率下水底產(chǎn)生空化腐蝕更嚴(yán)重，建議選擇kelisonic輻射面電鍍硬鉻處理，加強(qiáng)超聲波輻射面的硬度，從而減輕超聲波振板表面空化腐蝕現(xiàn)象；因此要按實(shí)際使用情況選擇超聲功率。

投入式超聲波清洗機(jī)

超聲波清洗機(jī)頻率的選擇：

超聲頻率的大小是超聲能量的反映，對(duì)于不同大小的臟物所適用的頻率不盡相同。不同頻率針對(duì)的顆粒大小也不同，詳見下表：

不同的超聲波頻率有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的超聲波頻率對(duì)于部品清洗的潔凈程度有著至關(guān)重要的影響。選擇依據(jù)大概如下：①低頻超聲能清洗很臟的片子，具有很強(qiáng)的清洗力，但也容易損傷部品；②高頻率超聲能清洗細(xì)小的臟物，很臟的部品洗不掉。

超聲波清洗液溫度和液面的選擇：

水清洗液最適宜的清洗溫度為40-60℃，尤其在天冷時(shí)若清洗液溫度低空化效應(yīng)差，清洗效果也差。因此有部分清洗機(jī)在清洗缸外邊繞上加熱電熱絲進(jìn)行溫度控制，當(dāng)溫度升高后空化易發(fā)生，所以清洗效果較好。當(dāng)溫度繼續(xù)升高以后，空泡內(nèi)氣體壓力增加，引起沖擊聲壓下降，反應(yīng)出這兩因素的相乘作用。

超聲波清洗液液位的選擇：

一般清洗液液面高于振動(dòng)子表面100mm以上為佳。例300W、28kHz液面約高120mm；600W、28kHz液面約高150mm。由于單頻清洗機(jī)受駐波場(chǎng)的影響，波節(jié)處振幅很小，波幅處振幅大造成清洗不均勻。因此最佳選擇清洗物品位置應(yīng)放在波幅處。kelisonic可根據(jù)不同零件的清洗要求設(shè)計(jì)定制雙頻超聲波清洗機(jī)，或者三頻超聲波清洗機(jī)；選擇雙頻超聲波清洗機(jī)最理想的頻率點(diǎn)最好為一倍頻率差以上較為理想；

審核編輯黃宇