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干冰喷射清洁技术的研究进展...-行业动态

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-19 0:47:02 * 浏览: 4
摘要:干冰颗粒喷雾清洗技术,又称干冰颗粒喷雾清洗技术,是一种新型的精密清洗技术。它具有明显的效果,不使用水和化学药品,不引入二次污染,无毒,并且对人体无害。在单晶硅基板清洗,真空设备零件清洗,红外光学望远镜清洗等物体的表面清洗中,取得了良好的效果。介绍了干冰微粒喷射清洗方法的清洗机理,研究现状和存在的问题,以及其应用前景。关键词:干冰颗粒喷涂,干冰清洗技术,干冰清洗机构,干冰清洗机,工业清洗1.简介清洗技术是电子设备生产和研究中非常重要的技术。在某些电子设备的制备过程中,如果残留的污垢超过标准,则会在设备中出现气泡,剥离和缺陷等问题,这直接关系到产品的质量和性能。因此,清洁技术的研究对电子设备的生产具有重要意义。当前,湿法清洁被广泛使用。此方法中使用的有机溶剂,例如CFC(氟氯烃),HCFC(氢氯氟烃)等,会破坏臭氧层,引起温室效应,并严重破坏生态环境。满足环保要求,而替代CFC和HCFC清洁剂的水基清洁剂清洁能力差,并且消耗高质量的水资源,从而增加了清洁成本。干冰颗粒喷雾清洁是一种使用干冰作为清洁介质的清洁技术。该方法克服了传统清洗方法的缺点,不用水喝化学药品,具有高效,无毒,环保,不损伤被清洗表面的特点。干冰颗粒柔软小,特别适合清洁微电子,光电,半导体,真空和其他对外力敏感并需要精确维护的组件。因此,开展干冰粒子喷射方法的研究具有重要的现实意义。 2.干冰颗粒喷射方法的清洁机理干冰颗粒喷射方法使用液态或气态二氧化碳作为清洁源。可以使用干冰机(干冰制粒机,干冰制粒机,干冰制粒机)由液态二氧化碳制得干冰颗粒。将干冰颗粒装入压缩空气作为载体的干冰清洁器(干冰喷雾清洁器,干冰喷雾器,干冰模具清洗器,模具清洗器)中,并作用在污垢表面上,如图1所示。高速气流的影响和干冰升华的热影响,以及液态二氧化碳溶解有机物的能力,使要清洁的表面上的固体颗粒,油,水和其他杂质得以快速清除离开而不清洁被清洁的表面。造成破坏。升华后,干冰和液态二氧化碳不会在表面上留下任何清洁介质。图1 CO2雪清洁机制干冰微粒喷雾清洁方法不仅可以清除颗粒污垢,而且还可以清除矿物膜,指纹,面部油脂,润滑剂和其他薄膜污垢。 2.1干冰微粒喷射机制去除固体微粒和污垢干冰微粒喷射机制从物体表面去除固体微粒的机制相对简单,如图2所示。在干冰微粒喷射清洗过程中,干冰颗粒和液态二氧化碳的高速二氧化碳气流直接撞击要清洁的表面。高速移动的固态干冰颗粒与污垢颗粒碰撞,并发生了动量传递。固体干冰颗粒传递冲击动量。给定污垢颗粒,该动量克服了固体颗粒与物体表面之间的内聚力,从而导致固体颗粒从物体表面脱离并被高速二氧化碳气流带走。图2喷射喷雾清洁固体颗粒的二氧化碳示意图喷涂方法表明,去除效果与表面污垢颗粒的大小无关。它可以去除各种尺寸的颗粒(可以去除的最小颗粒污垢为0.03micro,m)。干冰颗粒喷涂方法更适合于精密工业清洁中去除微小的固体污垢颗粒。 2.2干冰颗粒喷雾去除有机污垢的机理有两种理论来解释干冰颗粒喷雾去除有机污垢的机理:(1)Whitlock提出的理论,他解释了固体二氧化碳部分液化的机理。可以认为,如图2所示,液态二氧化碳对有机污垢的溶解作用足以去除油膜薄层和疏松的有机薄膜。 3.当干冰颗粒撞击受污染的表面时,固体二氧化碳颗粒在碰撞中的压力会增加,并且该压力可能超过固体二氧化碳颗粒的屈服应力和三点压力(78psi)。结果,二氧化碳颗粒在污物接触的位置处发生液化,并且由于连续的屈服和合理的变形,液态二氧化碳与有机污物之间的接触面积增加,从而有机污物很好地溶解在液态二氧化碳中当二氧化碳固体颗粒开始从物体表面跳下时,随着界面上压力的降低,二氧化碳固体颗粒的液相部分将再次凝固,从而有机污垢将从表面被带走。以二氧化碳固体颗粒为对象,(2)为M。希尔在1995年提出的冻结破裂新思想实际上是对惠特洛克提出的液化理论的补充。除了支持惠特洛克的观点,希尔还认为,在二氧化碳的低温作用冻结过程中,一些污染物会分解成小部分。高速气流将杂物带走。图3喷吹二氧化碳的液相形成机理3。干冰颗粒喷射清洗方法的研究进展1986年,Hoenig提出了一种使用固体二氧化碳和二氧化碳气体的混合物作为清洗剂的清洗方法。他认为,高速喷气机可以提高去除表面颗粒的效率。 1990,w。 R. Gerristead等。使用干冰粒子喷雾法清洁了5.08厘米的单晶硅衬底,发现该方法对于去除ITO上的固体颗粒和有机物非常有效。清洗后,基材表面的碳氢化合物含量降低了25%至30%,杂质颗粒为5.38倍,105 / cm2。降低到342 / cm2,降低程度达到99.9%。 1991年,Sherman使用干冰颗粒喷涂清洁了普通玻璃基板,涂层玻璃基板和激光过滤器。发现清洗后基板的表面被损坏,并且激光滤光片的精度没有降低。其他人使用干冰标志喷涂法清洁镀金属的镜面,并使用不同的表面粗糙度测量技术来测量清洁后镜面的平整度。发现测量结果类似于标准光学平坦度。干冰颗粒喷雾清洁不会磨损清洁表面。 L.Iayden等。采用超声波法和干冰粒子喷涂法清洁真空部件。结果发现,干冰颗粒喷雾方法后的真空系统的抽气速率是超声清洗后的真空系统的3倍。清洁越干净,残留的溶剂越少,真空系统的抽气速度就越快。希尔阐明了二氧化碳气体和固体喷射清洁表面的污染机理。首先,一部分颗粒在热交换过程中被气体带走,其次,剩余的颗粒在短时间内溶解并在液态二氧化碳中形成。近年来,国内外关于干冰粒子喷涂方法的研究报告不断涌现,干冰粒子喷涂清洁方法的应用领域也在不断扩大,特别是在清洁半导体组件,真空设备零件,红外光学望远镜,和ITO玻璃基板表面。重大成果。 2006年,Sheng-ChungYang等人。采用干冰粒子脉冲喷涂法去除CMOS图像传感器表面的颗粒污染物,采用田口法计算影响样品表面污垢残留率的四个参数的最优值(参见图4)。也就是说,当喷嘴与样品表面之间的喷射角为15ordm时,从喷嘴出口到样品表面的距离为40mm,喷嘴的尺寸为0.30mm,脉冲信号的时基为50ms,优化清洁工艺以制造污垢颗粒。平均残留率得到控制,几乎所有粒径≥2microm的固体颗粒均被去除。图4 CO2除雪系统的示意图2007年,[12,13]使用干冰颗粒喷射法清洁ITO玻璃的表面,并将其与ITO玻璃的浸没式低频超声湿法清洁相比较。结果表明,采用干冰粒子喷涂方法,可以减小ITO膜表面的接触角,减少表面污染物颗粒的数量,减少ITO玻璃表面的碳含量48.5%,锡和铟的含量分别增加了533.333%和267.57%。干冰颗粒喷涂方法对ITO薄膜有机颗粒和杂质颗粒表面的清洁效果优于超声湿法。干冰粒子喷涂方法还对ITO膜的表面具有显着的抛光效果,可以有效消除和减弱ITO膜的表面上的尖峰,改善尖锐的蜜蜂的问题,并降低粗糙度。而且,抛光时间越长,ITO膜的表面粗糙度越小,并且不会损坏ITO膜的表面。 2009年,迪伦·莫里斯(Dylan J. Morris)分别使用氧等离子体和干冰颗粒喷涂方法清洁了金刚石纳米探针,发现干冰颗粒喷涂方法比氧等离子体方法更有效地去除了固体颗粒污染,氧等离子体方法不仅有效清洁,去除指纹和其他污渍,还佩戴金刚石纳米探针。 4.干冰颗粒喷雾清洁的问题文献发现,在干冰颗粒喷雾过程中,要清洁的表面将在短时间内形成半透明的白色覆盖层,这可以防止干冰颗粒与玻璃表面接触。玻璃基板并缩短干冰。颗粒清洁的有效清洁时间会严重影响表面的清洁效果。为了确定覆盖层的组成,在没有氮气保护和使用2N和4N氮气作为保护气体的情况下研究了覆盖层的产生和消除的现象。研究表明,当干冰喷射系统不受氮气保护时,会在玻璃基板的表面上迅速形成半透明的白色覆盖层,这显然可以防止干冰颗粒接触玻璃基板的表面,随着用于保护的氮气纯度的提高,覆盖层的形成变慢并且厚度减小。可能是由于干冰的液化的吸热热导致空气中的水蒸气和氮气中的杂质水蒸气冻结并粘附在玻璃基板上。因此,我们建议在干冰喷射器的外层上形成保护性气体流动层的方法,或脉冲喷涂(已在国外清洁技术中应用)和红外热烘烤相结合的方法,有望减弱甚至消除。覆盖层。 5.结论干冰颗粒喷射清洁方法使用固态干冰颗粒和液态二氧化碳的高速二氧化碳气流聚焦在要清洁的物体表面上。没有大量的优质用水,废水排放,化学污染等问题。传统的清洁方法不足,它是一种环保的(绿色)清洁技术。此外,干冰粒子喷涂方法在清洁单晶硅基板,真空设备零件和红外光学望远镜方面取得了良好的效果。但是,在干冰中颗粒喷雾清洁工艺中,待清洁表面上形成一层涂层,防止干冰颗粒接触待清洁表面并影响清洁效率。因此,为了获得干冰颗粒喷射方法的高效清洁效果,有必要进一步研究覆盖层的组成和去除覆盖层的方法。