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CN109092801A - 一种蓝宝石晶片的清洗方法及其采用的设备 - Google Patents

一种蓝宝石晶片的清洗方法及其采用的设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种蓝宝石晶片的清洗方法，包括UV清洗、强酸溶液浸泡、弱碱性洗剂浸泡、超声清洗以及干燥，充分发挥各步骤的功效，与现有技术中的清洗方法相比较，确保产品良率得到大大提高。本发明还提供一种上述蓝宝石晶片的清洗方法所采用的设备，包括夹具、UV光发生设备、用于盛放硫酸双氧水混合溶液的第一容器、用于盛放混合浸泡溶液的第二容器、超声波发生装置以及用于对蓝宝石晶片进行干燥的烘干设备等，部件容易获得，清洗后的蓝宝石晶片良率高。

Description

一种蓝宝石晶片的清洗方法及其采用的设备
技术领域
本发明涉及玻璃产品加工技术领域，具体涉及一种蓝宝石晶片的清洗方法及其采用的设备。
背景技术
蓝宝石是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其他颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝(Al2O3)，天然的蓝宝石与人工合成蓝宝石成分一样，蓝宝石具有硬度高、熔点高、透光性好、电绝缘性优良、化学性能稳定等优点，广泛应用于机械、光学、信息等高技术领域。但蓝宝石晶片加工制造过程中，特别是丝印后烘烤时，由于静电和其较好的吸附性，晶片表面极易吸附环境中的各种尘埃、杂质、污染物，在高温烘烤条件下将其固化在晶片表面，同时激光切割、打孔时，被加工部位，氧化铝、表层的油墨瞬间高温熔化或气化，孔内残留大量熔融杂质，孔周围附着大量粉尘。整个晶体加工过程中，在蓝宝石镜片表面上的杂质可分为无机物型、有机物型等，主要有油脂、树脂、氧化铝粉尘以及其他杂质等，因此清洗工艺的选择成为蓝宝石晶片加工制程中重要的一环。
目前对印制完油墨、激光打完孔后的蓝宝石晶片清洗大部分采用传统的化学药剂加超声清洗，此种方法清洗良率低、返洗次数多，无法满足目前对高洁净度品质的要求。
因此，急需一种操作方便、工艺参数容易控制且清洗后良率高的蓝宝石晶片清洗方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种操作方便、工艺参数容易控制且清洗后良率高的蓝宝石晶片清洗方法，具体技术方案如下：
一种蓝宝石晶片的清洗方法，包括以下步骤：
第一步、UV清洗，具体是：利用UV光发生设备对蓝宝石晶片进行照射清洗；
第二步、强酸溶液浸泡，具体是：将蓝宝石晶片放入强酸溶液中进行浸泡；
第三步、弱碱性洗剂浸泡，具体是：将蓝宝石晶片放入弱碱性洗剂中进行浸泡；
第四步、超声清洗，具体是：利用超声波发生装置对蓝宝石晶片进行物理清洗；
第五步、干燥，具体是：将蓝宝石晶片进行干燥，即得清洗后的蓝宝石晶片。
以上技术方案中优选的，所述第一步中：照射清洗的时间为5-10分钟，UV光的波长为180nm-260nm。
以上技术方案中优选的，所述第二步中：强酸溶液为由浓硫酸溶液和双氧水溶液按照1-3：2的质量配比形成的混合液，所述浓硫酸溶液中硫酸的质量分数大于等于98％，所述双氧水溶液中双氧水的质量分数为20％-30％；浸泡温度为60℃-70℃，浸泡时间为20-30秒。
以上技术方案中优选的，所述第三步中：弱碱性洗剂的pH值为8-10，浸泡温度为60℃-70℃；
所述第四步中：超声波发生装置中的超声溶液由超声清洗剂和水混合而成，超声溶液中超声清洗剂的质量分数为5-15％；超声波的频率为28-40KHZ，抛动频率为8-12次/min；
所述弱碱性洗剂和所述超声清洗剂均为由片碱、二乙二醇丁醚、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸四钠、陶氏化学乳化剂、壬基酚聚氧乙烯醚以及水按照25-30、2-5、2-4、2-5、10-15、10-15以及25-45的质量配比混合而成。
为了达到更好的技术效果，超声清洗之前还包括刷洗，具体是：采用刷具蘸取清洗剂对蓝宝石晶片进行刷洗。
以上技术方案中优选的，所述清洗剂为由白猫牌子的洗剂和水形成的混合溶液，1L的水混合2ml-4ml的洗剂；刷洗温度为20℃-40℃；单片蓝宝石晶片的刷洗次数为3-5次。
以上技术方案中优选的，所述水的电阻率不低于15MΩ·cm。
以上技术方案中优选的，所述第五步中的干燥具体是：将蓝宝石晶片放置在无尘的洁净室内进行自然干燥；
或者是，放入烘干设备中进行干燥，具体采用温度分别为80℃-90℃、95℃-105℃和80℃-90℃的三段连续式干燥，各段干燥时间分别为10-30秒。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
1、本发明的蓝宝石晶片的清洗方法包括UV清洗、强酸溶液浸泡、弱碱性洗剂浸泡、超声清洗以及干燥五大步骤，操作方便，且各步骤工艺参数容易控制。
2、本发明采用的五大步骤的结合，充分发挥各步骤的功效(各步骤环环相扣，具有协同作用)，与现有技术中的清洗方法相比较，确保产品良率得到大大提高，详情是：UV清洗采用185nm的光可以将O2转变为活性的O3臭氧分子，采用254nm的光同时激发表面的有机分子，使其更容易被臭氧分子吸收并分解，激发的有机污染物可以和等离子氧原子反应形成气体(如CO2、H2O)，很好地除去油脂、油污等部分有机物；强酸溶液浸泡是有效利用硫酸双氧水混合溶液的氧化能力进一步将蓝宝石晶片上的有机物转化成碳氢化合物，清洗掉表面部分有机物脏污，同时还可起到润湿孔壁的作用；弱碱性洗剂浸泡是将蓝宝石晶片浸泡到弱碱性洗剂内，中和酸液、去除表面部分无机物、残胶、软化激光孔内杂质；超声清洗是利用超声振动和抛动，将表面和孔内杂质彻底去除。还包括洗刷，具体是：利用化学浸蚀和物理摩擦对蓝宝石晶片进行刷片，清洗表面和孔内顽固无机物杂质，进一步提高清洗良率。
本发明还公开一种上述蓝宝石晶片的清洗方法所采用的设备，包括用于放置蓝宝石晶片的夹具、用于对蓝宝石晶片进行UV清洗的UV光发生设备、用于盛放强酸溶液的第一容器、用于盛放弱碱性洗剂的第二容器、用于盛放清洗剂的第三容器、用于对蓝宝石晶片进行刷洗的刷具、用于对蓝宝石晶片进行超声清洗的超声波发生装置以及用于对蓝宝石晶片进行干燥的烘干设备。
以上技术方案中优选的，所述UV光发生设备为慧烁UVOCS紫外臭氧清洗机；所述超声波发生装置为单槽的和科达清洗机；所述刷具为黑人塑料牙刷；烘干设备为和科达精密清洗设备股份有限公司生产的超声波清洗机的烘干装置段或厦门市华益通机械设备有限公司的华益通超声波清洗机烘干装置；所述第一容器、第二容器以及第三容器中设有用于固定所述夹具的固定卡合部件。
应用本发明的设备，部件容易获得，且使用方便。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照实施例，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种蓝宝石晶片的清洗方法，该方法所采用的设备如下：
该设备具体包括用于放置蓝宝石晶片的夹具、用于对蓝宝石晶片进行UV清洗的UV光发生设备、用于盛放强酸溶液的第一容器、用于盛放弱碱性洗剂的第二容器、用于盛放清洗剂的第三容器、用于对蓝宝石晶片进行刷洗的刷具、用于对蓝宝石晶片进行超声清洗的超声波发生装置以及用于对蓝宝石晶片进行干燥的烘干设备。
其中：所述UV光发生设备为慧烁UVOCS紫外臭氧清洗机；所述超声波发生装置为单槽的和科达清洗机；所述刷具为黑人塑料牙刷；烘干设备为和科达精密清洗设备股份有限公司生产的，型号为HKD-13240STGF的超声波清洗机的烘干装置段；所述第一容器、第二容器以及第三容器中设有用于固定所述夹具的固定卡合部件。
采用上述设备对蓝宝石晶片(长×宽×厚为22.599±0.025×9.334±0.025×0.5mm)进行清洗的具体过程如下：
第一步、UV清洗，具体是，利用UV光发生设备对蓝宝石晶片进行照射清洗，其中：照射清洗的时间为5分钟，清洗过程中紫外线的波长采用185nm和254nm。
第二步、强酸溶液浸泡，具体是：将装有蓝宝石晶片的夹具放入强酸溶液中进行浸泡，其中：所述强酸溶液为由浓硫酸溶液和双氧水溶液按照3：2的质量配比形成的混合液，所述浓硫酸溶液中硫酸的质量分数为98％，所述双氧水溶液中双氧水的质量分数为30％；浸泡温度为60℃，浸泡时间为20秒。
第三步、弱碱性洗剂浸泡，具体是：将装有蓝宝石晶片的夹具放入弱碱性洗剂中进行浸泡，其中：弱碱性洗剂的pH值为8-10，浸泡温度为65℃。
第四步、洗刷，具体是：采用刷具蘸取清洗剂将蓝宝石晶片进行刷洗，详情如下：采用刷具蘸取清洗剂刷洗蓝宝石晶片(此处，可将蓝宝石晶片装在夹具上)多次，其中：清洗剂为由白猫牌子的洗剂和水形成的混合溶液，1L的水混合2ml的洗剂(白猫牌子的洗剂添加量不宜太多，太多溶液造成泡沫多，不利于刷洗操作)；刷具为黑人塑料牙刷；刷洗温度为30℃；单片蓝宝石晶片的刷洗次数为4次。
第五步、超声清洗，具体是：将装有蓝宝石晶片的夹具放入超声波发生装置中的超声溶液中进行清洗，其中：超声溶液由超声清洗剂和水形成而成，超声溶液中超声清洗剂的质量分数为10％；超声波的频率为40KHZ，抛动频率为10次/min(可选择8-12次/min，抛动频率不宜过高，过高的抛动频率易造成产品崩边)。
第六步、干燥，具体是：将蓝宝石晶片放入烘干设备进行干燥(具体是采用温度分别为80℃、100℃和80℃的三段连续式干燥，各段干燥时间分别为15秒(烘干时间最好大于10秒，避免因烘干不完全而产生水印)，即得清洗后的蓝宝石晶片。
上述弱碱性洗剂和上述超声清洗剂均为由片碱、二乙二醇丁醚、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸四钠、陶氏化学乳化剂、壬基酚聚氧乙烯醚以及水按照30：5：4：5：15：15：43的质量配比混合而成。
所述水的电阻率不低于15MΩ·cm。
通过本实施例的清洗方法所得蓝宝石晶片的性能详见表1。
表1实施例1与对比实施例1-5所得蓝宝石晶片的性能对比表
清洗方法/参数 清洗产品数量 孔内杂质 白边现象 白点、亮点
对比实施例1 100pcs 20pcs 30pcs 24pcs
对比实施例2 100pcs 10pcs 18pcs 18pcs
对比实施例3 100pcs 12pcs 15pcs 13pcs
对比实施例4 100pcs 18pcs 25pcs 20pcs
对比实施例5 100pcs 18pcs 24pcs 23pcs
本发明方法(实施例1) 100pcs 8pcs 8pcs 3pcs
从表1可知：
1、采用现有技术中的清洗方法(对比实施例1)，蓝宝石晶片清洗后良率为26％，而采用本发明方法清洗后的良率为81％，产品的良率得到大大提高。
2、通过实施例1和对比实施例2的比较，可知，无UV清洗步骤的清洗方法所得蓝宝石晶片的良率仅为44％，不及本发明实施例1的良率，原因是：UV清洗采用185nm的光可以将O2转变为活性的O3臭氧分子，采用254nm的光同时激发表面的有机分子，使其更容易被臭氧分子吸收并分解，激发的有机污染物可以和等离子氧原子反应形成气体(如CO2、H2O)，很好地除去玻璃油脂、油污等部分有机物，减少产品白点、亮点等缺陷。
3、通过实施例1和对比实施例3的比较，可知，无强酸溶液浸泡步骤的清洗方法所得蓝宝石晶片的良率仅为60％，不及本发明实施例1的良率，原因是：强酸溶液浸泡是有效利用硫酸双氧水混合溶液的氧化能力进一步将蓝宝石晶片上的有机物转化成碳氢化合物，清洗掉表面部分有机物脏污，同时还可起到润湿孔壁的作用，减少产品白点、亮点等缺陷。
4、通过实施例1和对比实施例4的比较，可知，无弱碱性洗剂浸泡的清洗方法所得蓝宝石晶片的良率仅为37％，不及本发明实施例1的良率，原因是：弱碱性洗剂浸泡是将蓝宝石晶片浸泡到弱碱性洗剂内，中和酸液、去除表面部分无机物、残胶、软化激光孔内杂质，可减少产品白边现象、白点、亮点缺陷。
5、通过实施例1和对比实施例5的比较，可知，对比实施例5的清洗方法所得蓝宝石晶片的良率仅为35％，不及本发明实施例1的良率，原因是：先进行硫酸双氧水混合液浸泡，再进行弱碱性洗剂浸泡在于先除有机物型，再除无机物型的清洗方式，先UV清洗和硫酸双氧水混合液浸泡，可将有机物转化成碳氢化合物，如油脂、油污等；弱碱性洗剂浸泡、白猫洗剂刷洗、单槽超声波清洗主要除无机杂；若清洗方式为先进行弱碱性洗剂浸泡，其次进行强酸溶液浸泡，再进行白猫洗剂刷洗、单槽超声波清洗，即碱洗→酸洗→碱洗，各酸碱药水主要在中和作用，会在玻璃表面形成一层白雾，清洗效果差，药水浪费。
对比实施例1：
在超声设备中加入化学药剂，对蓝宝石晶片进行清洗，其中：超声设备中的清洗溶液采用清洗剂76和水的混合液，清洗剂76的浓度为5％。清洗温度为60±5℃；各清洗槽清洗时间60S，用多槽超声波清洗机(设备为和科达HKD-10312STGF或华益通HYT-SC110300FMD)时，主要添加在1#、2#自循环的超声波药剂槽。
对比实施例2
对比实施例2与实施例1的不同之处仅在于：无UV清洗清洗步骤。
对比实施例3
对比实施例3与实施例1的不同之处在于：无强酸溶液浸泡步骤。
对比实施例4
对比实施例4与实施例1的不同之处在于：无弱碱性洗剂浸泡步骤。
对比实施例5
对比实施例5与实施例1的不同之处在于：先进行弱碱性洗剂浸泡，再进行强酸溶液浸泡。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓝宝石晶片的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、UV清洗，具体是：利用UV光发生设备对蓝宝石晶片进行照射清洗；
第二步、强酸溶液浸泡，具体是：将蓝宝石晶片放入强酸溶液中进行浸泡；
第三步、弱碱性洗剂浸泡，具体是：将蓝宝石晶片放入弱碱性洗剂中进行浸泡；
第四步、超声清洗，具体是：利用超声波发生装置对蓝宝石晶片进行物理清洗；
第五步、干燥，具体是：将蓝宝石晶片进行干燥，即得清洗后的蓝宝石晶片。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石晶片的清洗方法，其特征在于，所述第一步中：照射清洗的时间为5-10分钟，UV光的波长为180nm-260nm。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石晶片的清洗方法，其特征在于，所述第二步中：强酸溶液为由浓硫酸溶液和双氧水溶液按照1-3：2的质量配比形成的混合液，所述浓硫酸溶液中硫酸的质量分数大于等于98％，所述双氧水溶液中双氧水的质量分数为20％-30％；浸泡温度为60℃-70℃，浸泡时间为20-30秒。
4.根据权利要求1所述的蓝宝石晶片的清洗方法，其特征在于，所述第三步中：弱碱性洗剂的pH值为8-10，浸泡温度为60℃-70℃；
所述第四步中：超声波发生装置中的超声溶液由超声清洗剂和水混合而成，超声溶液中超声清洗剂的质量分数为5-15％；超声波的频率为28-40KHZ，抛动频率为8-12次/min；
所述弱碱性洗剂和所述超声清洗剂均为由片碱、二乙二醇丁醚、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸四钠、陶氏化学乳化剂、壬基酚聚氧乙烯醚以及水按照25-30、2-5、2-4、2-5、10-15、10-15以及25-45的质量配比混合而成。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的蓝宝石晶片的清洗方法，其特征在于，超声清洗之前还包括刷洗，具体是：采用刷具蘸取清洗剂对蓝宝石晶片进行刷洗。
6.根据权利要求5所述的蓝宝石晶片的清洗方法，其特征在于，所述清洗剂为由白猫牌子的洗剂和水形成的混合溶液，1L的水混合2ml-4ml的洗剂；刷洗温度为20℃-40℃；单片蓝宝石晶片的刷洗次数为3-5次。
7.根据权利要求6所述的蓝宝石晶片的清洗方法，其特征在于，所述水的电阻率不低于15MΩ·cm。
8.根据权利要求4所述的蓝宝石晶片的清洗方法，其特征在于，所述第五步中的干燥具体是：将蓝宝石晶片放置在无尘的洁净室内进行自然干燥；
或者是，放入烘干设备中进行干燥，具体采用温度分别为80℃-90℃、95℃-105℃和80℃-90℃的三段连续式干燥，各段干燥时间分别为10-30秒。
9.一种如权利要求5所述的蓝宝石晶片的清洗方法所采用的设备，其特征在于，包括用于放置蓝宝石晶片的夹具、用于对蓝宝石晶片进行UV清洗的UV光发生设备、用于盛放强酸溶液的第一容器、用于盛放弱碱性洗剂的第二容器、用于盛放清洗剂的第三容器、用于对蓝宝石晶片进行刷洗的刷具、用于对蓝宝石晶片进行超声清洗的超声波发生装置以及用于对蓝宝石晶片进行干燥的烘干设备。
10.根据权利要求9所述的蓝宝石晶片的清洗方法所采用的设备，其特征在于，所述UV光发生设备为慧烁UVOCS紫外臭氧清洗机；所述超声波发生装置为单槽的和达清洗机；所述刷具为黑人塑料牙刷；烘干设备为和科达精密清洗设备股份有限公司生产的超声波清洗机的烘干装置段或厦门市华益通机械设备有限公司的华益通超声波清洗机烘干装置；
所述第一容器、第二容器以及第三容器中设有用于固定所述夹具的固定卡合部件。
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