超音波洗净之应用-三联科技股份有限公司.PDF

超音波洗淨之應用 三聯科技 微電子製程設備事業處 ◆ 藍承治 一、 前言 二、低頻的洗淨應用 什麼是超音波？我想很多人應該都已知道， 1 . 氣泡的產生 也就是在 20KHz 以上的頻率，人耳聽不到的範 如圖二所示，在各衝擊波的週期期間，氣泡 圍（如圖一）。超音波在洗淨上的應用頻率很 會在接收與傳送超音波的能量中成長，並很快地 廣 ，簡 單 的 分 類 成 三 種 有 低 頻 （26KHz ~ 到達約 1 0 0 μm 的爭議性尺寸（依據 1/F 公 1 0 0 K H z ）、中頻（100KHz ~ 500KHz ）及高頻 式）。氣泡是剛好在音壓轉成負半週期後膨脹 （750KHz ~ 2MHz ）。低頻為汎用型的脫脂洗 （如圖三與圖四），且很快地達到最大之半徑。成 淨，其利用物理方式洗淨有水粒子的變位、周期 型的氣泡在衝擊的過程期間，會在一個低於 1 μ 性的壓力及放射壓。低頻在應用上很廣如鏡片、 秒的時間內被擠壓破裂。 鏡框、珠寶、假牙、消毒殺菌、零件清洗 . . .等不 2 . 音爆洗淨方式（空洞現象） 勝枚舉，而且在台灣應用此洗淨方式也有 20 年 當氣泡的位置接近固體（如被清洗物）時， 以上之歷史，所以市面上也可買到許多台製之商 其會變形（自原來的球面變成不對稱的形狀）成 品。中頻有用在 T F T-LCD 玻璃的洗淨上，其具 凹面圓環體（甜甜圈）的形狀（如圖五）。在凹 有低頻的空洞現象（ c a v i t a t i o n ）及高頻的水粒 面處有一個 400 km/hr 的吸引力流被形成，此 子加速力能量，以達到洗淨之效果。在高頻的應 吸引力流的撞擊力會產生力量，將黏在被洗物上 用上，屬於精密性之洗淨，所以大部分使用在如 的污物剝落而達到洗淨。此外，氣泡在一個很短 半導體晶圓與 T F T-LCD 玻璃上之清洗。 的時間內藉隔熱的壓縮而破裂。當達到消失時， 圖一 圖三 圖二 圖四 16 超音波洗淨之應用 三聯技術 No.53 氣體與液體之間的界限表面有一約 1000 的大氣 三、高頻的洗淨應用 壓力，及在氣泡內的氣壓有一些達到 200 大氣壓 力。氣泡在加熱到 5 5 0 0℃（相當於太陽的表面溫 1 . 波長的距離 度）後形成熱點（Hot Spots ）。靠近水牆的溫度會 由於頻率較高約 1 M H z ，所以每一個λ/ 2 立即昇溫到 2 1 0 0℃。所以，在純水類的音響化學 處的波長間隔約有 0.75 mm 。其輸出的功率密 2 變更上，我們知道有超高溫及高壓的產生，而此 度為 5 . 4瓦/ c m 。 亦可幫助清洗。近來我們更了解到，當維持球面 2 . 洗淨方式 形狀的空洞氣泡在瞬間被壓縮到小於 1 μm 的半徑 1 MHz 以上之音頻無空洞現象之