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引言
超聲波已廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，如制造業(yè)、工業(yè)清洗和半導(dǎo)體晶片清洗工藝。在這項(xiàng)工作中，我們將超聲波用于太陽(yáng)能電池晶片清洗系統(tǒng)。我們?cè)O(shè)計(jì)并制作了一個(gè)頻率為750千赫的太陽(yáng)能電池晶片中頻清洗系統(tǒng)。利用有限元分析設(shè)計(jì)了系統(tǒng)。獲得的峰值導(dǎo)納值為750.0千赫。根據(jù)分析結(jié)果，制作了系統(tǒng)，測(cè)量了系統(tǒng)的導(dǎo)納特性。測(cè)量數(shù)據(jù)顯示753.1千赫，這個(gè)值與有限元結(jié)果一致，誤差為0.4%。進(jìn)行了聲壓測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)壓力范圍為283%至328%，標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍為36.8%至39.2%。然后，進(jìn)行晶片損傷測(cè)試，并且沒(méi)有觀察到損傷。最后，進(jìn)行顆粒清洗試驗(yàn)；當(dāng)我們施加1100 W時(shí)，99.8%的顆粒被去除。這些結(jié)果表明，所開發(fā)的中聲槽具有有效清潔而不會(huì)造成晶片破裂的能力。
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實(shí)驗(yàn)
聲壓測(cè)量：制造超聲波浴后，測(cè)量充滿水的板上的聲壓分布。實(shí)驗(yàn)裝置由附在夾具上的水聽器傳感器和三軸移動(dòng)柱以及計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)組成，如圖7所示。測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，傳感器以0.05毫米的步長(zhǎng)沿之字形路徑移動(dòng)，以便能夠詳細(xì)掃描所需區(qū)域。測(cè)量數(shù)據(jù)被傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，壓力分布被實(shí)時(shí)顯示。保存數(shù)據(jù)文件后，通過(guò)計(jì)算最大值和標(biāo)準(zhǔn)偏差值進(jìn)行分析。首先，我們將水箱裝滿水，并通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)來(lái)啟動(dòng)電源。功率從200瓦增加到700瓦，其值可能不會(huì)損壞太陽(yáng)能晶片。供電時(shí)，由于系統(tǒng)的目標(biāo)，傳感器將浸入水面下3毫米，這確保了它將在水中工作進(jìn)行清潔。我們開始從矩形表面區(qū)域的角落開始測(cè)量，然后一步一步地慢慢進(jìn)行到另一個(gè)角落來(lái)掃描聲壓。對(duì)增加的功率重復(fù)同樣的程序，并完成了三組測(cè)試。在500瓦功率下測(cè)得的聲壓分布如圖8所示。
?晶圓清洗測(cè)試：為了評(píng)估系統(tǒng)，進(jìn)行了晶片清洗測(cè)試。首先，進(jìn)行晶片破損測(cè)試。對(duì)五個(gè)晶片進(jìn)行了六種不同條件的測(cè)試。當(dāng)我們施加1000 W時(shí)，97.0%的顆粒被去除，如圖12(a)和(b)所示，其中在清潔之前有14，905個(gè)顆粒，在清潔之后有456個(gè)顆粒。此外，當(dāng)我們施加1100 W時(shí)，99.8%的顆粒被去除，如圖13(a)和(b)所示，其中在清潔之前有15，906個(gè)顆粒，在清潔之后有34個(gè)顆粒。圖14繪出了總體測(cè)試結(jié)果。這些結(jié)果表明，所開發(fā)的750千赫浴具有有效清潔的能力，而不會(huì)損壞晶片。
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圖14? 顆粒清潔測(cè)試結(jié)果
總結(jié)
在這項(xiàng)工作中，設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)中頻清洗系統(tǒng)，其頻率為750千赫，中頻范圍為100千赫至1兆赫。有限元分析用于致動(dòng)器和不銹鋼板的設(shè)計(jì)。獲得的峰值導(dǎo)納值為750.0千赫。根據(jù)分析結(jié)果，用該熔池制作了一個(gè)帶有8個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的不銹鋼板，并測(cè)量了其導(dǎo)納特性。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為753.1千赫，與有限元結(jié)果吻合較好，誤差為0.4%。
然后，從聲壓輸出和晶片清洗效率的角度進(jìn)行性能測(cè)試和破損測(cè)試。對(duì)于聲壓測(cè)試，測(cè)量并計(jì)算最大值和標(biāo)準(zhǔn)偏差值。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)最大聲壓在283%至328%的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差在36.8%至39.2%的范圍內(nèi)。此外，可以觀察到相對(duì)均勻的聲壓分布，這意味著晶片損壞的可能性較低。
其次，用40千赫的槽和開發(fā)的中頻槽進(jìn)行晶片損傷測(cè)試。結(jié)果表明，使用我們的中聲槽沒(méi)有觀察到晶片上的損傷。
最后，進(jìn)行顆粒清洗試驗(yàn)。當(dāng)我們施加1000瓦時(shí)，97.0%的顆粒被去除，其中在清潔之前有14，905個(gè)顆粒，之后有456個(gè)粒子。此外，當(dāng)我們施加1100瓦時(shí)，99.8%的顆粒被去除，其中清潔前有15，906個(gè)顆粒，清潔后有34個(gè)顆粒。
這些結(jié)果解釋了所開發(fā)的750千赫浴具有有效清潔而不損壞晶片的能力。