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引言

超声波已广泛应用于各种行业，如制造业、工业清洗和半导体晶片清洗工艺。在这项工作中，我们将超声波用于太阳能电池晶片清洗系统。我们设计并制作了一个频率为750千赫的太阳能电池晶片中频清洗系统。利用有限元分析设计了系统。获得的峰值导纳值为750.0千赫。根据分析结果，制作了系统，测量了系统的导纳特性。测量数据显示753.1千赫，这个值与有限元结果一致，误差为0.4%。进行了声压测试，结果发现压力范围为283%至328%，标准偏差范围为36.8%至39.2%。然后，进行晶片损伤测试，并且没有观察到损伤。最后，进行颗粒清洗试验；当我们施加1100 W时，99.8%的颗粒被去除。这些结果表明，所开发的中声槽具有有效清洁而不会造成晶片破裂的能力。

实验

声压测量：制造超声波浴后，测量充满水的板上的声压分布。实验装置由附在夹具上的水听器传感器和三轴移动柱以及计算机分析系统组成，如图7所示。测量数据时，传感器以0.05毫米的步长沿之字形路径移动，以便能够详细扫描所需区域。测量数据被传输到计算机，压力分布被实时显示。保存数据文件后，通过计算最大值和标准偏差值进行分析。首先，我们将水箱装满水，并通过调节发电机来启动电源。功率从200瓦增加到700瓦，其值可能不会损坏太阳能晶片。供电时，由于系统的目标，传感器将浸入水面下3毫米，这确保了它将在水中工作进行清洁。我们开始从矩形表面区域的角落开始测量，然后一步一步地慢慢进行到另一个角落来扫描声压。对增加的功率重复同样的程序，并完成了三组测试。在500瓦功率下测得的声压分布如图8所示。

 晶圆清洗测试：为了评估系统，进行了晶片清洗测试。首先，进行晶片破损测试。对五个晶片进行了六种不同条件的测试。当我们施加1000 W时，97.0%的颗粒被去除，如图12(a)和(b)所示，其中在清洁之前有14，905个颗粒，在清洁之后有456个颗粒。此外，当我们施加1100 W时，99.8%的颗粒被去除，如图13(a)和(b)所示，其中在清洁之前有15，906个颗粒，在清洁之后有34个颗粒。图14绘出了总体测试结果。这些结果表明，所开发的750千赫浴具有有效清洁的能力，而不会损坏晶片。

图14  颗粒清洁测试结果

总结

在这项工作中，设计并制作了一个中频清洗系统，其频率为750千赫，中频范围为100千赫至1兆赫。有限元分析用于致动器和不锈钢板的设计。获得的峰值导纳值为750.0千赫。根据分析结果，用该熔池制作了一个带有8个压电陶瓷驱动器的不锈钢板，并测量了其导纳特性。实测数据为753.1千赫，与有限元结果吻合较好，误差为0.4%。

然后，从声压输出和晶片清洗效率的角度进行性能测试和破损测试。对于声压测试，测量并计算最大值和标准偏差值。结果，发现最大声压在283%至328%的范围内，标准偏差在36.8%至39.2%的范围内。此外，可以观察到相对均匀的声压分布，这意味着晶片损坏的可能性较低。

其次，用40千赫的槽和开发的中频槽进行晶片损伤测试。结果表明，使用我们的中声槽没有观察到晶片上的损伤。

最后，进行颗粒清洗试验。当我们施加1000瓦时，97.0%的颗粒被去除，其中在清洁之前有14，905个颗粒，之后有456个粒子。此外，当我们施加1100瓦时，99.8%的颗粒被去除，其中清洁前有15，906个颗粒，清洁后有34个颗粒。

这些结果解释了所开发的750千赫浴具有有效清洁而不损坏晶片的能力。