Jak działa myjka ultradźwiękowa do układów elektronicznych?

Ultradźwięki znajdują zastosowanie nie tylko w aparaturze diagnostycznej, ale mogą być także wykorzystane w procesie czyszczenia płytek z obwodami drukowanymi.

Nie słychać, ale widać jak działają — czyszczenie elektroniki ultradźwiękami

W tym artykule przedstawiono najważniejsze elementy myjki ultradźwiękowej do czyszczenia elektroniki oraz zjawiska towarzyszące ich działaniu.

Ultradźwięki i zjawisko kawitacji w cieczach

Czyszczenie ultradźwiękami polega na emisji fal ultradźwiękowych w ośrodku ciekłym, w celu usunięcia zanieczyszczeń na elementach poddawanych procesowi czyszczenia. Częstotliwość generowanych fal ultradźwiękowych jest powyżej górnej granicy przeciętnego słuchu ludzkiego i zwykle wynosi ok. 40-50 kHz. Poddawanie cieczy oraz rozpuszczonego w niej środka czyszczącego działaniu takiej fali ultradźwiękowej powoduje wprowadzenie jej cząsteczek w stan kawitacji. Zjawisko kawitacji polega na tworzeniu się pęcherzyków próżniowych pomiędzy cząsteczkami cieczy. Powstające pęcherzyki są tak silnie rozpędzane, że wskutek zjawiska implozji i towarzyszącemu mu podciśnienia, powodują odrywanie się zanieczyszczeń od czyszczonej powierzchni.

Detergenty używane w myjkach ultradźwiękowych

Aby dokładnie wyczyścić elementy za pomocą myjki ultradźwiękowej, podobnie jak przy zmywaniu naczyń, zalecane jest użycie detergentów zmniejszających napięcie powierzchniowe cieczy. Do myjek ultradźwiękowych używa się płynów czyszczących na bazie wody lub rozpuszczalników pochodzenia rafineryjnego. Użycie takiego specjalnego płynu czyszczącego zmniejsza napięcie powierzchniowe oraz zwiększa kawitację, co znacznie ułatwia wyczyszczenie elementów. Czas potrzebny do dokładnego wyczyszczenia elementów za pomocą ultradźwięków zależy od rodzaju materiału oraz właściwości fizykochemicznych zabrudzeń, ale typowy czas czyszczenia ultradźwiękowego, wynosi kilka minut. Niektóre delikatne elementy, takie jak elektronika, mogą wymagać dłuższego czasu czyszczenia. Wzrost temperatury pomaga szybciej rozluźnić cząsteczki tworzące zanieczyszczenia i wiązania chemiczne, dlatego w praktyce w większości przypadków optymalna temperatura środka czyszczącego powinna mieć od ok. 50°C do 70°C.

Z jakich elementów jest zbudowana myjka ultradźwiękowa?

Myjka ultradźwiękowa jest zbudowana z kilku elementów, z których każdy pełni istotną funkcję w procesie czyszczenia. Elementy, które chcemy wyczyścić, wkładamy do zbiornika w postaci wanienki. Przed uruchomieniem myjki do tego zbiornika musimy wlać detergent czyszczący. Źródłem ultradźwięków jest generator, który jest zasilany napięciem sieciowym o częstotliwości 50-60 Hz i wytwarza sygnał elektryczny o częstotliwości kilkaset razy wyższej, wynoszącej zwykle od ok. 40 kHz do 50 kHz. Sygnał ten jest przetwarzany na drgania mechaniczne za pomocą przetwornika ultradźwiękowego.

Jak działa przetwornik ultradźwiękowy w myjce ultradźwiękowej?

Przetwornik ultradźwiękowy przetwarza sygnał elektryczny z generatora ultradźwięków na drgania mechaniczne. Głównym elementem takich przetworników jest kryształ piezoelektryczny, który pod wpływem przyłożonego napięcia jest wprowadzany w drgania elektryczne. Te drgania, powstają wskutek efektu piezoelektrycznego — struktura kryształu zmienia swoje rozmiary i kształt. Drgania elektryczne kryształu piezoelektrycznego są odbierane przez podłoże, które działa jak membrana. Membrana ta przekształca energię elektryczną drgań piezoelektrycznych na energię mechaniczną, wprowadzając cząsteczki roztworu płynu czyszczącego w stan kawitacji.

Jak działa generator ultradźwięków w myjce ultradźwiękowej?

Generator ultradźwięków w myjce ultradźwiękowej jest swego rodzaju przemiennikiem częstotliwości. Zasilanie generatora jest doprowadzane poprzez filtr przeciwzakłóceniowy ze źródła napięcia sieciowego o częstotliwości 50-60 Hz. Napięcie o częstotliwości sieciowej jest poddawane multiplikacji częstotliwości, do wartości ok. 40 kHz. W zależności od stopnia zabrudzenia, lepszy efekt możemy uzyskać nawet przy dwa razy niższej częstotliwości drgań, szczególnie przy czyszczeniu dużych elementów intensywnie zabrudzonych. W ten sposób otrzymujemy większe pęcherzyki cieczy, ale w mniejszej ilości w czasie. Jeśli natomiast czyścimy bardzo małe, delikatne elementy, może się okazać, że będzie konieczne zwiększenie częstotliwości nawet powyżej 100 kHz, aby uzyskać większą ilość pęcherzyków w cieczy. Dzięki temu proces czyszczenia będzie się odbywał ze zwiększoną dokładnością.