정밀 세정 (Cleaning)
초음파 세정 원리 (Ultrasonic Cleaning Theory)
눈에 보이지 않는 소리의 힘. 캐비테이션(Cavitation) 현상의 물리학적 원리와 주파수별(28/40/132kHz) 세정 특성을 설명합니다.
1. 소리로 씻는다?
초음파 세정은 물속에서 강력한 음파 진동을 일으켜 오염물을 떼어내는 기술입니다. 핵심 원리는 캐비테이션(Cavitation, 공동 현상)입니다.
Cavitation Mechanism
- Compression (압축): 초음파가 물 분자를 쥐어짭니다.
- Rarefaction (이완): 압력이 순식간에 풀리며 물 분자 사이가 찢어져 미세한 진공 기포(Vacuum Bubble)가 생성됩니다.
- Implosion (폭발): 기포가 성장하다가 임계점에서 내부로 붕괴(Implode)합니다.
- Impact (충격): 기포가 터질 때 순간적으로 수천 도의 고온과 수천 기압의 충격파(Micro-jet)가 발생합니다. 이 에너지가 표면의 오염물을 타격하여 떼어냅니다.
2. 주파수별 특성 (Frequency)
초음파는 주파수(kHz)에 따라 기포의 크기와 에너지가 다릅니다.
- 28 kHz: 엔진 블록, 대형 금속 구조물의 기름때 제거.
- 40 kHz: 일반 기계 부품, PCB, 플라스틱. 가장 범용적.
- 100+ kHz: 반도체 웨이퍼, 하드디스크 등 초정밀 부품.
3. 세정 효율을 높이는 요소
그냥 담가둔다고 되는 게 아닙니다.
Optimizing Ultrasonic Cleaning
4. 메가소닉 (Megasonic)
1 MHz(1000 kHz) 이상의 초고주파를 사용하는 기술입니다. 캐비테이션 폭발이 아니라 입자 가속도(Particle Acceleration)를 이용하여 나노 단위의 입자를 부드럽게 밀어냅니다. 웨이퍼 손상이 없어야 하는 반도체 최종 세정에 필수입니다.