2020-02-27小刘科研笔记之影响超声清洗效果因素

超声清洗是大功率超声领域中最为普遍，应用最为广泛的清洗方法和应用技术。超声清洗不仅清洗效率高、效果好，而且可以对复杂零件、半导体、电子器件进行清洗，对于污染物的清洗范围也非常广泛，大到尘埃、油污等普通的污染物，也可以清洗带放射性和微米级的杂质粒子。为了得到更佳的清洗效果，从增加超声强度和寻找适合的清洗液这两个方向展开探讨。

华慧高芯网实验室洗台之一

超声清洗的流程：向盛有清洗液的清洗槽中导入超声波，然后将要清洗的器件、材料等放入槽内利用超声波的能量来完成物体的清洗。

1.超声强度和频率对清洗的影响

当在液体内施加超声场，当超声强度达到足够大时就会使液体中存在的空化核，在这种特殊的环境下液体中会产生许多的几十微米的气泡，这种气泡被称作声空化泡。在此情况下，气泡会迅速膨胀，当气泡受压缩崩溃时会产生几百个大气压的局部高压，产生强的冲击波。这种现象被称作空化效应，也是超声清洗的主要清洗原理，利用空化效应产生的冲击波轰击材料表面使脏污脱离。

液体中空化的产生最低的声强或升压变化范围被称作空化阈，一般情况下，增加声强就会产生空化效应，声强越强空化效果越强烈，但是当声强达到一定的强度，空化效应就会达到饱和，此时会产生大量的气泡，增加散射衰减和非线性衰减，降低清洗效果。同时频率的提高会提升空化阈，使空化难于产生。所以频率低空化效果好，对材料表面的腐蚀能力强，不过，噪声也相对较大，适合在脏污与表面结合度高的情况下进行清洗，常用的清洗频率大约在几十kHZ左右。

高频率适合清洗脏污与表面结合度低的情形和对清洗件表面要求不能被腐蚀的情况。在清洗半导体和电子器件时，要求去除微米级的杂质粒子，此时，在溶液中施加MHz级的频率以及小声强，此时没有了空化效应，主要利用脉动气泡形成的微射流对表面污物的作用。

2.清洗液对清洗效果影响

在清洗液方面，液体的表面张力对清洗效果的影响表现在许多方面。表面张力越大空化阈越大，越不容易产生空化效应，在声强小的条件下清洗效果弱。不过表面张力大当增大声强时可以使腐蚀效果增强，增强清洗效果。另一方面，表面张力大会使液体的浸润度减小，使超声不能达到器件的精细位置，减弱清洗效率。而且表面张力大，液体的粘滞系数大，会减弱超声的传播，不利于清洗。

因为液体表面张力、粘滞系数等和环境中的温度、压强、清洗液温度都有关系，对清洗效果的影响也是通过改变这些因素而得到的。一般情况下任何的清洗液都存在一个这一个最佳的使用温度，水的最佳温度约为60℃。

综上所述，要得到最佳的清洗效果，需要考虑多种因素的影响。

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不积珪步，无以至千里；不积细流，无以成江海。做好每一份工作，都需要坚持不懈的学习。

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