前言
超声波清洗工艺是一种清洗效果好、价格经济、环保的清洗工艺。超声波清洗技术可用于清洗多种尺寸不同、形状复杂、清洁度要求高的工件。例如，可用于清洗手表零件、相机零件、油嘴油泵、汽车发动机零件、精密轴承零件、齿轮、活塞环、铣刀、锯片、宝石、医用注射器及各种光学镜片等；它还可以用于清洁印刷邮票。 PCB制造、半导体晶圆及器件、显像管精密零件、磁性元件、硅片、陶瓷片、插座、焊片、电极引线等电子产品。
一、超声波清洗原理
超声波清洗是利用超声波在液体中的空化、加速和直流作用，直接和间接地作用于液体和污垢，使污垢层分散、乳化和剥离，从而达到清洗的目的。如图1、图2所示：清洗液中无数气泡迅速形成并迅速内爆，产生的冲击力将浸入清洗液中的工件内外表面的污垢剥离。随着超声波频率的增加，气泡数量增多，爆破冲击力减弱。因此，高频超声波特别适合清洗小颗粒污垢而不损伤工件表面。由于超声波固有的穿透力，可以清洗各种表面复杂、形状特殊的物体。对小孔、缝隙有很好的清洁效果。对不吸声或吸声系数小的物体清洗效果最佳。
图1 空化气泡的膨胀和爆炸（内爆） 图2 气泡分离污垢的示意图
2、超声波清洗机的结构
清洗液中的气泡是通过对流体施加高频（超声波频率）和高强度的声波而产生的。因此，任何超声波清洗系统都必须具备三个基本组件：盛装清洗液的水箱、将电能转化为机械能的换能器以及产生高频电信号的超声波发生器。
超声波清洗槽采用优质不锈钢制成，弹性强，耐腐蚀。底部安装有超声波换能器振动器。超声波发生器产生高频高压，通过电缆连接线传输至换能器。换能器与振动板在一起产生高频共振，使清洗槽内的溶剂受到超声波的作用而清洗污垢。
超声波清洗设备一般可分为通用型和专用型：
2.1.通用超声波清洗机
超声波清洗机的结构一般有超声波电源与清洗机一体式或分体式两种形式。一般小功率（200W以下）清洗机采用一体式结构，大功率清洗机采用分体式结构。
2.2.专用超声波清洗机
一般安装在生产线上清洗某些特定物体的地方。
3、超声波清洗机的选择
随着科学技术的进步，精密清洗的工件越来越精致，对清洁度的要求也越来越高。当在精密清洗应用（如电路板、二极管、液晶、半导体等）中使用传统频率（20-30KHz）时，我们会发现不仅不能满足清洗要求，还可能对器件造成损坏。工件。
在购买清洗系统之前，应对需要清洗的部件进行以下应用分析：
3.1.清洗方法和清洗液种类的确定
明确被清洗部件的材料成分、结构和数量，分析并澄清待清除的污垢，都是决定采用何种清洗方法、使用水基清洗液还是溶剂的先决条件。选择清洗液时，应考虑以下三个因素：
3.1.1.清洗效率：选择最有效的清洗溶剂时，必须进行实验。
3.1.2.操作简单：使用的液体应安全、无毒、操作简单、使用寿命长。
3.1.3.成本：使用时必须考虑溶剂的清洗效率和安全性、一定量的溶剂可以清洗多少工件、最高利用率等因素。当然，所选择的清洗溶剂必须达到清洗效果并与被清洗的工件材料相容。
3.2.所选功率和频率要合适
如果超声波清洗功率太高，空化强度会大大增加。虽然清洗效果提高了，但在更精密的零件上也会出现腐蚀斑点。而且清洗槽底部振动盘的空化现象会严重，水点腐蚀也会加剧。大的。一般使用28-40kHz左右。对于清洗小间隙、狭缝、深孔的零件，最好采用高频（一般在40kHz以上），甚至数百kHz。
3.3.正确选择清洗液清洗温度
水清洗液最适宜的清洗温度为40-60℃。因此，有的清洗机在清洗槽的外侧缠绕有电热丝，用于控制温度。当温度升高时，容易发生空化，因此清洗效果较好。当温度继续升高时，空化中的气体压力增大，导致冲击声压降低。
3.4.确定清洗液的用量和清洗部件的位置
一般情况下，清洗液液位至少高出振动器表面100mm为宜。由于单频清洗机受驻波场影响，波节处振幅小，波幅处振幅大，造成清洗不均匀。因此，清洗物品的最佳位置应放置在波幅处。
4、超声波清洗技术新进展
经过数十年的理论探讨和应用研究，超声波清洗技术在设备和技术上都取得了长足的进步，发展了一批先进、典型的清洗工艺，如：
4.1.高频超声波清洗
这是兆赫级高频超声波清洗技术。由于频率高，空化效应不再起作用。因此，清洁的关键不是气泡，而是高频压力波的擦洗效果。其污垢去除率接近百分百。高频清洗近年来发展迅速，主要用于超大规模集成电路芯片上的污垢清洗，以及硅片、陶瓷、光掩模等特殊污垢的清洗。
4.2.集中清洁
采用机械扫描聚焦超声波清洗，喷丝头微孔内的污垢清晰分离。集中清洁需要高声强。目前选择的频率主要是低频，常用的是20kHz和15kHz。连续波情况下其电功率一般为500～700W。
4.3.多频清洗
即在一个清洗槽内安装两个或多个不同频率的换能器，由多个发生器驱动各自频率的换能器。低频超声波强度高，有利于物体表面清洁；高频超声波空化密度高，冲击波可以穿透凹槽、狭缝、深孔等精细结构。同时筒内有多个频率的超声波，也克服了单频率清洗驻波场造成的清洗不均匀的问题。
4.4.扫频和跳频的清理
扫频和跳频清洗都是为了改善罐内的声场结构。前者解决了槽内驻波场不均匀的问题，使清洗均匀。跳频像多频一样同时考虑了高频和低频清洁。不同之处在于跳频使用一个传感器和一个发生器。换能器本身具有两个谐振频率，位于第一个谐振点的带宽内。进行连续的频率变化，然后跳转到另一个带宽进行扫频清理。它在高频和低频之间交替进行清洁。
超声波清洗机技术的发展历程以及目前超声波清洗机的广泛应用证明超声波清洗技术相对于传统清洗技术具有无可比拟的优势。实践也证明了这一点。超声波清洗在一些电子、电镀、制药等行业已成为不可或缺的一部分。减少清洁步骤。随着现代科学技术的发展，超声波清洗应用行业也进一步普及，已渗透到工业生产和科学研究的许多方面。在不久的将来，超声波清洗技术将成为主要的清洗技术之一。