Очистка деталей с помощью мегазвука

Очистка деталей с помощью мегазвука

   Стремительный технологический прогресс открыл новую страницу в истории в момент освоения серийного производства полупроводниковых систем с размерами компонентов, не превышающих толщину человеческого волоса. Разработка таких устройств продиктована жесткой конкуренцией на рынках микроэлектроники, микроэлектромеханики, прецизионной оптики и некоторых других. Чем эффективнее и компактнее производимый продукт, тем успешнее становится его изготовитель. Однако, все труды тщетны, если надежность не соответствует заявленным данным. В результате, чтобы изготавливать устройства и механизмы микроразмеров, необходимо применять высокоточное оборудование, в том числе и для очистки. При этом, когда речь заходит о размерах деталей, составляющих десятки или сотни нм, традиционные технологии отмывки уже не всегда эффективны. 

   В связи с этим, специалисты компании KRADA Ultrasonic расширили свой ассортимент и включили в него специальную технологию для прецизионной очистки ответственных деталей - мегазвуковая отмывка деталей.

    Новый метод удаления загрязнений является усовершенствованной ультразвуковой очисткой в водных растворах ТМС. Качественно новый подход с применением генераторов с рабочими частотами превышающими 1000 кГц, позволил достигнуть высоких степеней чистоты поверхности с субмикронными твердыми частичками, в качестве остаточных загрязнений. К тому же, столь высокие частоты колебаний, позволили избавиться от побочного деструктивного воздействия кавитационной эрозии материала деталей. 

KRADA MEG Генератор

Генератор мегазвука

Диапазон рабочих частот от 430 кГц до 1,3 МГц
Режим работы генератора sweep
Номинальное напряжение 220В +/- 5%
Частота переменного тока 50-60Гц
Входящая мощность 2 х 1200 Вт (макс)
КПД < 85%
Выходная мощность 2 х 900 Вт 
Регулировка мощности от 10% до 100%    
Защита от перегрева +
Защита от перегрузки по току +
Корпус 483(Дл)х584(Ш)х89(В) мм


KRADA MEG Излучатель

Мегазвуковой излучатель

Корпус Электрополированная поверхность
нержавеющей стали марки AISI 316L
Рабочая диапазон температур от 10⁰С до 120⁰С (без
образования конденсата)
Диапазон рабочих частот излучения от 430 кГц до 1,3 МГц
Площадь излучающей поверхности 100 х 100 мм
150 х 150 мм
200 х 200 мм
300 х 300 мм
450 х 450 мм
Покрытие излучающей поверхности PVDF / PFA / ETFE

Что такое мегазвук и как он работает

 На этот вопрос проще всего отвечать, сравнивая технологии мегазвуковой и ультразвуковой технологий очистки поверхности деталей. И тот и тот метод работает при непосредственном погружении обрабатываемых изделий в рабочую жидкость, которая представляет собой водный раствор ТМС. Обе технологии используют схему с генератором рабочей частоты и излучателем. Однако, для ультразвуковой обработки, в основном, применяются частоты от 18 кГц до 250 кГц, а для мегазвуковой частоты от 400 кГц до 9 МГц. Увеличение рабочей частоты излучения приводит к протеканию физико-химических процессов, отличающихся от тех, которые свойственны ультразвуковой очистке. 

   Рассматривая подробнее эти различия, стоит уделить особое внимание таким параметрам как: радиус кавитационного пузырька и толщина поверхностного слоя на границе раздела фаз жидкости и твердого тела. 

Радиус кавитационного пузырька

   Существует зависимость изменения радиуса кавитационных пузырьков от частоты излучения. Ориентировочный график данной зависимости представлен ниже.



   Согласно графику данной зависимости видно, что размеры кавитационных пузырьков, образованных ультразвуковыми колебаниями с частотами, которые в основном применяются в промышленности (15 кГц – 80 кГц), на несколько порядков превышают соответствующее значения для пузырьков от мегазвука. На основании этого, можно заключить, что механическое воздействие потока жидкости при схлопывании пузырьков при низких частотах значительно превышает мегазвуковое воздействие.


   Практическое значение этих различий заключается в том, что мегазвуковая очистка, позволяет обрабатывать хрупкие материалы, которые критичны к любым механическим воздействиям, при обеспечении высоких степеней чистоты обработанной поверхности. В частотности, только мегазвуковая очистка позволила освоить технологий изготовления микроэлектромеханических и подобных устройств. 


Поверхностный слой

   Характеристики поверхностного слоя на границе раздела фаз жидкости и твердого тела является одними из фундаментальных факторов определяющими эффективность технологии обработки в целом. При этом, также существует зависимость от толщины этого слоя, при распространении в жидкости колебаний с различными частотами, график представлен ниже. 



   Графическое представление данной зависимости показывает, что толщина приграничной области жидкости возле поверхности твердого тела (которая не оказывает никакого воздействия на загрязнения, находящиеся в данном слое), уменьшается с возрастанием частоты ультразвука. Соответственно, чем меньше толщина данного слоя, тем выше степень чистоты поверхности, полученной после очистки.  очистки. 

   Обобщая особенности формирования кавитационных пузырьков и поверхностного слоя при мегазвуковой обработке, можно определить соответствие рабочей частоты генератора с требованиями степени частоты обработанной поверхности по остаточным загрязнениям в виде твердых частиц (визуализация представлена ниже): 




Сферы применения мегазвуковой технологии очистки


Полупроводниковая промышленность
МЭМС-технологии Солнечная энергетика
Полупроводниковая
промышленность
МЭМС-технологии Солнечная энергетика
 Оптическая промышленность  Пищевая промышленность  Звукохимические лаборатории
Оптическая промышленность Пищевая промышленность Звукохимические лаборатории 

Есть вопросы, или нужна консультация?

Заполните форму и мы Вам перезвоним!

   Стремительный технологический прогресс открыл новую страницу в истории в момент освоения серийного производства полупроводниковых систем с размерами компонентов, не превышающих толщину человеческого волоса. Разработка таких устройств продиктована жесткой конкуренцией на рынках микроэлектроники, микроэлектромеханики, прецизионной оптики и некоторых других. Чем эффективнее и компактнее производимый продукт, тем успешнее становится его изготовитель. Однако, все труды тщетны, если надежность не соответствует заявленным данным. В результате, чтобы изготавливать устройства и механизмы микроразмеров, необходимо применять высокоточное оборудование, в том числе и для очистки. При этом, когда речь заходит о размерах деталей, составляющих десятки или сотни нм, традиционные технологии отмывки уже не всегда эффективны. 

   В связи с этим, специалисты компании KRADA Ultrasonic расширили свой ассортимент и включили в него специальную технологию для прецизионной очистки ответственных деталей - мегазвуковая отмывка деталей.

    Новый метод удаления загрязнений является усовершенствованной ультразвуковой очисткой в водных растворах ТМС. Качественно новый подход с применением генераторов с рабочими частотами превышающими 1000 кГц, позволил достигнуть высоких степеней чистоты поверхности с субмикронными твердыми частичками, в качестве остаточных загрязнений. К тому же, столь высокие частоты колебаний, позволили избавиться от побочного деструктивного воздействия кавитационной эрозии материала деталей. 

KRADA MEG Генератор

Генератор мегазвука

Диапазон рабочих частот от 430 кГц до 1,3 МГц
Режим работы генератора sweep
Номинальное напряжение 220В +/- 5%
Частота переменного тока 50-60Гц
Входящая мощность 2 х 1200 Вт (макс)
КПД < 85%
Выходная мощность 2 х 900 Вт 
Регулировка мощности от 10% до 100%    
Защита от перегрева +
Защита от перегрузки по току +
Корпус 483(Дл)х584(Ш)х89(В) мм


KRADA MEG Излучатель

Мегазвуковой излучатель

Корпус Электрополированная поверхность
нержавеющей стали марки AISI 316L
Рабочая диапазон температур от 10⁰С до 120⁰С (без
образования конденсата)
Диапазон рабочих частот излучения от 430 кГц до 1,3 МГц
Площадь излучающей поверхности 100 х 100 мм
150 х 150 мм
200 х 200 мм
300 х 300 мм
450 х 450 мм
Покрытие излучающей поверхности PVDF / PFA / ETFE

Что такое мегазвук и как он работает

 На этот вопрос проще всего отвечать, сравнивая технологии мегазвуковой и ультразвуковой технологий очистки поверхности деталей. И тот и тот метод работает при непосредственном погружении обрабатываемых изделий в рабочую жидкость, которая представляет собой водный раствор ТМС. Обе технологии используют схему с генератором рабочей частоты и излучателем. Однако, для ультразвуковой обработки, в основном, применяются частоты от 18 кГц до 250 кГц, а для мегазвуковой частоты от 400 кГц до 9 МГц. Увеличение рабочей частоты излучения приводит к протеканию физико-химических процессов, отличающихся от тех, которые свойственны ультразвуковой очистке. 

   Рассматривая подробнее эти различия, стоит уделить особое внимание таким параметрам как: радиус кавитационного пузырька и толщина поверхностного слоя на границе раздела фаз жидкости и твердого тела. 

Радиус кавитационного пузырька

   Существует зависимость изменения радиуса кавитационных пузырьков от частоты излучения. Ориентировочный график данной зависимости представлен ниже.



   Согласно графику данной зависимости видно, что размеры кавитационных пузырьков, образованных ультразвуковыми колебаниями с частотами, которые в основном применяются в промышленности (15 кГц – 80 кГц), на несколько порядков превышают соответствующее значения для пузырьков от мегазвука. На основании этого, можно заключить, что механическое воздействие потока жидкости при схлопывании пузырьков при низких частотах значительно превышает мегазвуковое воздействие.


   Практическое значение этих различий заключается в том, что мегазвуковая очистка, позволяет обрабатывать хрупкие материалы, которые критичны к любым механическим воздействиям, при обеспечении высоких степеней чистоты обработанной поверхности. В частотности, только мегазвуковая очистка позволила освоить технологий изготовления микроэлектромеханических и подобных устройств. 


Поверхностный слой

   Характеристики поверхностного слоя на границе раздела фаз жидкости и твердого тела является одними из фундаментальных факторов определяющими эффективность технологии обработки в целом. При этом, также существует зависимость от толщины этого слоя, при распространении в жидкости колебаний с различными частотами, график представлен ниже. 



   Графическое представление данной зависимости показывает, что толщина приграничной области жидкости возле поверхности твердого тела (которая не оказывает никакого воздействия на загрязнения, находящиеся в данном слое), уменьшается с возрастанием частоты ультразвука. Соответственно, чем меньше толщина данного слоя, тем выше степень чистоты поверхности, полученной после очистки.  очистки. 

   Обобщая особенности формирования кавитационных пузырьков и поверхностного слоя при мегазвуковой обработке, можно определить соответствие рабочей частоты генератора с требованиями степени частоты обработанной поверхности по остаточным загрязнениям в виде твердых частиц (визуализация представлена ниже): 




Сферы применения мегазвуковой технологии очистки


Полупроводниковая промышленность
МЭМС-технологии Солнечная энергетика
Полупроводниковая
промышленность
МЭМС-технологии Солнечная энергетика
 Оптическая промышленность  Пищевая промышленность  Звукохимические лаборатории
Оптическая промышленность Пищевая промышленность Звукохимические лаборатории 

Наши заказчики