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引言
超聲波已廣泛應用于各種行業(yè)，如制造業(yè)、工業(yè)清洗和半導體晶片清洗工藝。在這項工作中，我們將超聲波用于太陽能電池晶片清洗系統(tǒng)。我們設計并制作了一個頻率為750千赫的太陽能電池晶片中頻清洗系統(tǒng)。利用有限元分析設計了系統(tǒng)。獲得的峰值導納值為750.0千赫。根據(jù)分析結果，制作了系統(tǒng)，測量了系統(tǒng)的導納特性。測量數(shù)據(jù)顯示753.1千赫，這個值與有限元結果一致，誤差為0.4%。進行了聲壓測試，結果發(fā)現(xiàn)壓力范圍為283%至328%，標準偏差范圍為36.8%至39.2%。然后，進行晶片損傷測試，并且沒有觀察到損傷。最后，進行顆粒清洗試驗；當我們施加1100 W時，99.8%的顆粒被去除。這些結果表明，所開發(fā)的中聲槽具有有效清潔而不會造成晶片破裂的能力。
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實驗
聲壓測量：制造超聲波浴后，測量充滿水的板上的聲壓分布。實驗裝置由附在夾具上的水聽器傳感器和三軸移動柱以及計算機分析系統(tǒng)組成，如圖7所示。測量數(shù)據(jù)時，傳感器以0.05毫米的步長沿之字形路徑移動，以便能夠詳細掃描所需區(qū)域。測量數(shù)據(jù)被傳輸?shù)接嬎銠C，壓力分布被實時顯示。保存數(shù)據(jù)文件后，通過計算最大值和標準偏差值進行分析。首先，我們將水箱裝滿水，并通過調節(jié)發(fā)電機來啟動電源。功率從200瓦增加到700瓦，其值可能不會損壞太陽能晶片。供電時，由于系統(tǒng)的目標，傳感器將浸入水面下3毫米，這確保了它將在水中工作進行清潔。我們開始從矩形表面區(qū)域的角落開始測量，然后一步一步地慢慢進行到另一個角落來掃描聲壓。對增加的功率重復同樣的程序，并完成了三組測試。在500瓦功率下測得的聲壓分布如圖8所示。
?晶圓清洗測試：為了評估系統(tǒng)，進行了晶片清洗測試。首先，進行晶片破損測試。對五個晶片進行了六種不同條件的測試。當我們施加1000 W時，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個顆粒，在清潔之后有456個顆粒。此外，當我們施加1100 W時，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個顆粒，在清潔之后有34個顆粒。圖14繪出了總體測試結果。這些結果表明，所開發(fā)的750千赫浴具有有效清潔的能力，而不會損壞晶片。
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圖14? 顆粒清潔測試結果
總結
在這項工作中，設計并制作了一個中頻清洗系統(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器和不銹鋼板的設計。獲得的峰值導納值為750.0千赫。根據(jù)分析結果，用該熔池制作了一個帶有8個壓電陶瓷驅動器的不銹鋼板，并測量了其導納特性。實測數(shù)據(jù)為753.1千赫，與有限元結果吻合較好，誤差為0.4%。
然后，從聲壓輸出和晶片清洗效率的角度進行性能測試和破損測試。對于聲壓測試，測量并計算最大值和標準偏差值。結果，發(fā)現(xiàn)最大聲壓在283%至328%的范圍內(nèi)，標準偏差在36.8%至39.2%的范圍內(nèi)。此外，可以觀察到相對均勻的聲壓分布，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)的中頻槽進行晶片損傷測試。結果表明，使用我們的中聲槽沒有觀察到晶片上的損傷。
最后，進行顆粒清洗試驗。當我們施加1000瓦時，97.0%的顆粒被去除，其中在清潔之前有14，905個顆粒，之后有456個粒子。此外，當我們施加1100瓦時，99.8%的顆粒被去除，其中清潔前有15，906個顆粒，清潔后有34個顆粒。
這些結果解釋了所開發(fā)的750千赫浴具有有效清潔而不損壞晶片的能力。