초음파 세척 가이드

용제와 초음파 세척 장비를 병행하여 세척하는 방식은 중공업, 전자장치, 의료기기 및 항공 산업에서 잘 떨어지지 않는 오염물을 제거해야 할 때 인기가 있는 방식입니다.

초음파 세척 과정에서 장비를 활용하여 초음파를 보내어 플럭스, 많은 그리스, 왁스 같은 부식 억제제, 기타 오염물을 분해합니다. 그러면 오염물이 부품에서 흘러 세척액으로 들어가게 됩니다.

초음파 장비는 보석 가게에서 보게 되는 것과 같이 소형 작업대 유닛에서부터 Crest Ultrasonics와 Branson Ultrasonics 브랜드와 같은 대형 산업 모델에 이르기까지 파워와 사이즈가 매우 다양합니다.

초음파 세척 유닛에는 세척액과 챔버에 음파를 보내는 트랜스듀서가 있는 챔버 또는 탱크가 있습니다. 소형 구성품을 잠기게 하고 제거하기에 더 쉽도록 부품들을 챔버에 직접 넣거나 바스킷에 담을 수 있습니다. 일부 장비는 가열 소자가 있어서 세척력을 높이기 위해 세척제 온도를 높입니다. 제어장치는 종종 음파의 강도 (진폭), 용제의 온도를 바꾸거나 차단 타이머를 설정하는데 이용됩니다.

초음파 장비가 작용하는 원리

초음파 세척 프로세스는 일반적으로 20-40 kHZ의 초음파를 전송하는 장비를 활용합니다. 트랜스듀서는 트랜스듀서에서 부품으로 전달 매체로 작용하는 세척액을 통해 이 음파를 전송합니다.

매우 높은 주파수에서 음파는 음향 흐름을 통해 부품 표면으로 전달되고 교반 작용을 합니다. 주파수가 감소하면서 액체 내 캐비테이션이 발생합니다. 이 빈 공간이 빠르게 붕괴되면서 열과 충격파를 발생시키고 세척 과정에서 교반을 일으킵니다.

초음파 세척의 단점이 있나요?

초음파 세척은 민감한 부품과 표면에 손상을 일으킬 수 있습니다. 자이로스코프, 가속계 및 마이크로폰과 같은 전자제품의 세마믹계 구성품과 미세전자기계 시스템(MEMS)이 특히 문제가 됩니다.

하한계 주파수 범위에서 캐비테이션 기포는 더 크고 오염물에 더 많은 에너지를 전달합니다. 이것이 더 강력한 세척 작용을 하게 만들 수 있지만 민감한 부품과 표면을 손상시킬 수도 있습니다. 이와 반대로, 더 높은 주파수에서 더 작은 캐비테이션 기포는 더 밀집된 표면적으로 스며들어 부품에 손상을 덜 일으킬 수 있습니다. 세척 작용이 강력하지 않을 수 있어서 다소 더 높은 온도가 세척에 필요할 수 있습니다.

미세한 샌드페이퍼 (고주파수)와 CG(course grade) 샌드페이퍼 (저주파수)와 같다고 이해하는게 도움이 되겠습니다. CG 샌드페이퍼는 더 빠르게 제거할 수 있지만 아래 부분에 손상을 일으킬 가능성이 더 큽니다.

초음파 세척의 또 다른 문제점은 교차 오염입니다. 오염물이 분해되고 부품에서 흘러 내릴 때 용제를 오염시킵니다. 용해된 오염물이 다음 부품으로 다시 침적될 수 있습니다. 순 용제로 마지막으로 씻어내거나 증기 탈지제의 증기를 통해 통과시켜 교차 오염을 줄일 수 있습니다.

초음파 장비를 이용하여 세척력을 최대화하는 방법

초음파 세척력을 높이기 위해 여러 가지로 조정할 수 있습니다.

• 주파수 - 이것은 파 형태가 얼마나 밀도가 큰지 나타내는 초 당 파 개수입니다. 주파수가 낮을수록 세척이 더 강력해지지만 민감한 표면과 구성품을 손상시킬 가능성이 더 큽니다. 고주파 음파는 더 밀도가 큰 영역으로 관통할 수 있습니다. 메가소닉 범위에서 400 kHz 이상이면 기포가 붕괴되고 간격이 더 작아서 공격적이지 않으므로 밀도가 큰 영역에서 세척이 덜 효과적인 편입니다.
• 진폭 - 파 높이 또는 음량을 나타냅니다. 진폭이 더 크면 보통 세척 효과를 높이지만 민감한 표면 또는 구성품이 손상될 가능성도 높아집니다.
• 온도 - 일반적으로 온도 상승은 용제의 세척력을 높입니다. 또한 더 높은 온도에서 세척제의 점성을 줄이고 표면 장력을 높여 더 밀도가 높은 영역으로 용제가 들어갈 수 있습니다. 용제 온도가 오염물의 용해점 이상이면 세척 성능이 상당히 증가합니다.
• 시간 - 최적의 용해성보다 낮으면 보상하기 위해 세척 주기 시간을 늘립니다.
• 화학반응 - 화학반응으로 오염물에 적합한 용해성을 갖는다면 음파 교반이 덜 필요해집니다. 이 경우, 더 낮은 온도와 진폭에서 더 빠르게 세척을 하여 민감한 구성품이 손상될 가능성을 낮추게 됩니다.

초음파 프로세스에 가장 적합한 세척제

화학반응으로 오염물에 적합한 용해성을 갖는다면 음파 교반이 덜 필요해집니다. 이 경우, 더 낮은 온도와 진폭에서 더 빠르게 세척을 하여 민감한 구성품이 손상될 가능성을 낮추게 됩니다. 다음은 옵션을 검토할 때 살펴봐야 할 특성입니다.

• 용해성 - 오염물을 분해하고 용해하는 세척제의 기능. 용해성을 빠르게 평가하려면 오염된 부품에 직접 세척제 한 방울을 떨어트리고 몇 분간 그대로 둡니다. 이 간단한 테스트를 통해 화학반응이 오염물에 적합한지 알 수 있습니다. 세척제가 오염된 표면에 그냥 있고 습윤 작용이 일어나 오염물을 분해하지 않으면 다음 세척제로 넘어갑니다.
• 표면 장력 - 이것은 저 스탠드오프형 구성품과 같은 빽빽한 틈에 용제가 들어가는 정도에 영향을 끼칩니다.
• 밀도 - 밀도는 캐비테이션 양과 액체를 통해 음파가 이동하는 속도에 미미한 영향을 끼칠 수 있습니다. 밀도가 더 높은 물질은 더 많은 에너지가 필요하므로 부품에 도달할 때까지 에너지를 고갈시키고 세척력을 떨어트릴 수 있습니다.

다른 특성 또한 용제에 대한 안전성 및 규제 준수성에 영향을 끼칠 수 있습니다.

• 인화성 - 인화성 증기의 축적 또는 전파를 방지하는 불연성 세척제 범위를 좁혀 나갑니다.
• 독성 - 켐트로닉스의 혁신적인 용제는가장 일반적인 산업 용제 4가지 (trichloroethylene (TCE), n-propyle bromide (nPB), perchloroethylene (perc) 및 염화 메틸렌(Methylene Chloride))보다 훨씬 안전합니다. 켐트로닉스 초음파 세척제는 이러한 높은 독성의 용제가 들어 있지 않으며, Flux-Off Tri-V와 Electro-Wash Tri-V는 대체품으로 특수하게 설계된 제품입니다.
• 환경 문제 - 일부 주(예: CARB 또는 California Air Review Board), 시, 심지어 산업 특정 규정에 의해 고VOC 또는 고GWP 물질 사용이 제한됩니다. 휘발성 유기 화합물(VOC)은 스모그 발생을 일으키는 물질입니다. 용제에 대한 지구 온난화 지수(GWP)는 CO₂에 대해 지정되었습니다. CO₂는 1로 지정되었는데 예를 들어, GWP이 500인 용제는 CO₂의 지구 온난화 영향의 500배가 됩니다.

켐트로닉스 초음파 세척제

다양한 켐트로닉스 초음파 세척제:

• Electro-Wash Tri-V 및 Flux-Off Tri-V 고기능 세척제 - 불연성제로 금속 부품과 전자 구성품 및 어셈블리에서 플럭스, 그리스, 오일, 먼지, 분진 및 기타 오염물을 빠르게 제거합니다. Tri-V 세척제는nPB와 TCE와 같은 독성 용제를 대체하도록 설계되었습니다.
• Electro-Wash Delta 및 Flux-Off 델타 정밀 세척제 - 더 강력한 불연성 용제로 잔여물을 남기지 않고 모든 오염물을 빠르게 제거하고 증발합니다. 델타 세척제는 규정에 따라 낮은 VOC 및 GWP를 갖습니다.
• Flux-Off 수성 - 전자 서브어셈블리, 인쇄 회로 기판, 기타 전자 구성품에서 로진 및 no clean 플럭스 타입을 제거하기 위한 더 강력한 수성 세척제. 비용과 환경 영향을 줄이기 위해 탈이온화수와 1:10으로 희석할 수 있습니다.

켐트로닉스 연구실은 제품을 한정하고, 세척 절차를 정하거나 세척 문제를 진단하는데 도움을 줄 수 있습니다. 더 자세한 정보는 웹사이트 www.chemtronics.com를 방문하거나 전화 770-424-4888로 문의하시기 바랍니다.