超声波清洗技术在液晶面板制造过程中的应用

一、LCD制造过程中超声波清洗的应用 

    液晶显示器LCD 的应用越来越广泛，由于LCD显示基板上有大量的微米级精细线路与控制用晶体管。因此，LCD显示屏制造过程的清洗是精密清洗，清洗技术要求之高、洁净度要求之高是业内所公认的，为了提高清洗的能力与技术水平，大家都想尽一切化学与物理的方法来进行，有药液清洗、刷洗、高压汽水清洗。超声波清洗技术也得到了广泛应用。主要有下列使用场合： 

    1、成盒前的清洗：包括涂光刻胶前的清洗、退膜清洗、涂PI/TOP前的清洗。ITO玻璃在入厂运输及生产过程的运输中很容易被灰尘、有机物、油脂等杂质污染，因此在对玻璃表面进行涂层（光刻胶、PI及TOP）前，需要经过多道工序的清洗后才能进行涂布，这些清洗过程通常采取如下工艺： 

    入口段 →化学喷淋→ 化学刷洗→ DI水喷淋→浸泡式超声波28KHZ清洗 → DI水喷淋→高压（气）水喷淋→兆高频超声波喷淋1MHZ→FINAL DI水喷淋→ 气刀吹干 →出口段  

    从上面的流程可以看出，这里用到两种频率的超声波进行清洗，主要是基于不同的作用机理所决定的。前面已经讲到：低频超声清洗适用于大部件表面或者污物和清洗件表面结合强度高的场合，在液体中容易产生空化，产生的力度大，作用也越强，适用于对工件进行初级次清洗。兆高频超声波清洗适合于清洗污物与被清洗件表面结合力较弱的场合，它能去除微米、亚微米级的污物而对清洗工件没有任何损伤。它清洗时不产生空化，而主要是声压梯度、粒子速度和声流的作用。特点是清洗方向性强，被清洗工件一般置于与声束平行的方向。 

    2、制成液晶盒后的清洗：液晶玻璃在制成盒后需要进行灌注液晶，灌注前需要进行抽真空，抽真空过程中液晶由于气泡的原因会飞溅到玻璃上、灌注过程中玻璃直接与液晶接触，灌注后玻璃表面与夹缝中会有液晶的残留。为了避免玻璃边划伤软性连接元器件以及方便管脚安装，灌注后的玻璃还要进行磨边倒角处理，磨边后也会有玻璃碎屑残留在玻璃表面与夹缝中。这些残留的液晶与玻璃碎屑要进行彻底清洗掉，才能制造出合格并有保证的产品——LCD显示器。成盒后的液晶玻璃清洗一般采用插篮多槽式的超声波分段清洗并配备循环过滤系统、冲淋槽、干燥槽以及其它附件，流程一般如下： 

    上料 →水基清洗剂1超声波清洗→水基清洗剂2超声波清洗→ DI水喷淋清洗→纯水超声波漂洗 1→纯水超声波漂洗 2→慢提拉脱水→热风烘干→下料 

    同时按照厂家技术要求及产量的不同情况，有自动机械手型式的、也有手动人工搬运方式的，各厂家根据自己产品档次的不同，对各清洗槽配置的具体数量也有差异。同时，为在提高清洗效果的同时节省纯水的用量，清洗剂清洗后的多槽超声波漂洗通常采取纯水循环利用的方式进行，这也将更加能够保证温度的稳定与一致。 

  

二、LCD超声波清洗过程控制技术要点 

    LCD显示屏制造过程的清洗是精密清洗，为了达到良好的清洗效果，必须对超声波清洗的相关参数进行有效的控制与优化，达到事半功倍的目的。超声波清洗在 LCD制造过程中重点要控制好下列几个关键参数：频率、工件位置、清洗介质、功率密度、清洗液的流动速度、水温等。 

    1、频率：超声波空化和频率有密切关系，频率低，空化容易产生，同时在低频情况下，液体受到的压缩和稀疏作用有更长的时间间隔．使气泡在崩溃前能生长到较大的尺寸，增高空化强度，有利于清洗作用，但空化强度高的同时，易侵蚀清洗件表

 

 

面，不适宜清洗表面光洁度高或有流动物体的部件，而且空化噪声大。 40KHz左右的频率，在相同声强下，产生的空化泡数量比频率为20KHz时多，穿透力较强，宜清洗表面形状复杂或有盲孔的工件，但空化强度较低，空化噪声较小，适合清洗       

    污物与被清洗件表面结合力较弱的场合。通过实践试验，LCD前制程的浸泡式超声波清洗一般采用28～40KHZ的频率，而成盒后的液晶玻璃由于玻璃盒中有垫隔层，不能采用过低的频率，一般采用40-68-100KHZ的频率进行组合来实现清洗，并根据不同的拼版大小进行功率调整来避免由于垫隔层（粉状玻璃棒，如图8）的松动而影响到玻璃盒厚的一致性。 

    2、工件位置：被清洗件的声学特性和在清洗槽中的排列对清洗效果也有较大的影响。吸声大的清洗件，如橡胶，布料等清洗效果差，应该避免在超声波清洗槽中进行清洗。而对超声波反射强的清洗件，如金属件，玻璃制品的清洗效果好。清洗件面积小的一面应朝声源摆放，并且排列要有一定的间距。清洗件在超声清洗槽内时，无论是清洗件还是清洗篮都不能触及槽底（距离槽底一般要10~30mm），尤其是较重的清洗件，以免影响清洗槽底板的振动，也避免清洗件擦伤底板而加速空化腐蚀。清洗件总的横截面积不应超过超声清洗槽横截面积的 70％。清洗件**好是悬挂在槽中，或用金属篮盛好悬挂，但须注意在保证强度足够的情况下，篮的支撑架、支撑条要尽可能少，以减少对超声波的吸收和屏蔽。 #p#分页标题#e#

    同时，前面已经提过，超声波发生作用时，会在液体中产生驻波，在λ/2的整数倍位置处声压**大，因此脏物**容易被洗掉。因此，对于枚页式玻璃基板清洗，由于玻璃的位置是固定的，要将玻璃位置控制在驻波位置来实现**好的清洗效果，以40KHZ浸泡式超声波为例，驻波的位置为1500000÷40000÷2约19mm，即工件距离液面19 mm处声压**大，清洗效果**理想。 

    而对于插篮式超声波清洗，为了避免由于驻波而导致清洗效果不均匀，必须采取相关办法来改善。一般是在清洗槽上配套安装上下抛动的机构带动工件上下移动从而保证工件上每个位置都有驻波存在，并且抛动的幅度要大于λ/2，保证真正意义上使工件上每个位置都有驻波存在，来实现整体的均匀清洗。 

    3、清洗介质：清洗剂的选择要从两个方面来考虑：一方面要从污物的性质来选择化学作用效果**好的清洗剂；另一方面要选择表面张力、蒸气压及粘度合适的清洗剂，因为这些特性与超声空化强弱有关。液体的表面张力大则不容易产生空化，但是当声强超过空化阈值时，空化泡崩溃释放的能量也大，有利于清洗。高蒸气压的液体会降低空化强度，而液体的粘度大也不容易产生空化，因此蒸气压高和粘度大的清洗剂都不利于超声波清洗。此外，清洗液的静压力都对清洗效果有影响，清洗液的静压力大时，不容易产生空化，所以在密闭加压容器中进行超声波清洗或处理时效果**差。   

    4、功率密度：功率密度=发射功率(W)/发射面积(CM2) 

    超声波的功率密度越高，空化效果越强，速度越快，清洗效果越好，但对于精密的表面光洁度甚高的工件，采用长时间的高功率密度清洗会对工件表面产生空化、腐蚀。 

    5、清洗液的流动速度：清洗液的流动速度对超声清洗效果也有很大影响。**好是在清洗过程中液体静止不流动，这时泡的生长和闭合运动能够充分完成。如果清洗液的流速过快，则有些空化核会被流动的液体带走，有些空化核则在没有达到生长闭合运动整个过程时就离开声场，因而使总的空化强度降低。在实际清洗过程中有时为避免污物重新粘附在清洗件上．清洗液需要不断流动更新（漂洗），此时应注意控制清洗液的流动速度不能过快，以免降低清洗效果。       

    6、水温：水清洗液**适宜的清洗温度为 40-60℃ ，尤其在天冷时若清洗液温度低则空化效应差，清洗效果也差。当温度升高后空化易发生，所以清洗效果较好。当温度继续升高以后，空泡内气体压力增加，引起冲击声压下降，反映出这两个因素的相互作用。
三、结语