摘要
摘要
目前塑封器件在我国信息技术产业占据着重要的地位，国内企业所用塑封器件由
依赖进口逐步转向自主研发。在自主研发中不可避免得需要对塑封器件进行开封处理，
开封过程中塑封器件表面会附着一些塑封料的残余物，影响塑封器件的研究与分析，
所以需要对塑封器件开封附着物进行清洗。超声波清洗技术现已广泛应用于多个新型
领域，本文为提高塑封器件附着物的清洗效果和清洗效率，引入超声波清洗。结合超声
波清洗机理，采用实验和仿真结合的方式，对塑封器件开封附着物超声波清洗参数进
行优化，以获得高强度和均匀分布的超声波清洗声场，同时为自动化超声波清洗设备
的设计提供指导作用。
首先，本文对塑封器件开封附着物组成进行介绍，并根据附着物组成对超声波清
洗的清洗液进行选择。在确定附着物组成的基础上进行探究性实验，以探究不同频率、
不同功率、不同温度、不同时间下塑封器件开封附着物超声波清洗效果，并对实验结果
进行记录和分析，明确了采用超声波清洗塑封器件开封附着物的可行性，确定了塑封
器件开封附着物现有超声波清洗技术的不足并且为接下来对超声波清洗研究提供了具
体的研究数据。
其次，基于超声波声场基本理论对超声波清洗系统进行优化。通过建立超声波清
洗模型对超声波换能器阵布位置进行优化，目的是提升超声波清洗声场的强度，在确
定了超声波换能器最优阵布位置后，在其基础上对波清洗槽尺寸进行优化，目的是提
升超声波清洗声场分布的均匀性，以确定最佳的清洗槽尺寸。
再次，结合探究性实验所给出数据，通过仿真模拟的方式，研究功率组合对超声波
清洗声场的影响，明确了功率组合可以提升声场强度和均匀性，并且在100W、50W组
合时声场最均匀，声压幅值相对标准差可达0.3789，还探究了频率组合对超声波清洗
声场的影响，明确了频率组合同样可以提升清洗效果，并且在28kHz、40kHz组合时声
场最均匀，声压幅值相对标准差可达0.4330。
最后，根据超声波换能器阵布位置、超声波清洗槽尺寸优化和功率组合、频率组合
对超声波清洗声场的影响设计塑封器件开封附着物自动化超声波清洗设备。在明确了
技术需求后对超声波清洗设备的结构组成和系统架构进行设计，在此基础上设计具体
的超声波清洗流程，该清洗流程分为四个部分：超声波粗洗、超声波精洗、喷淋清洗、
清洗液过滤循环，并对自动清洗控制系统进行设计，采用PLC控制，对塑封器件开封
附着物超声波清洗设备的各个控制功能进行I/O地址分配。根据仿真结果对塑封器件
开封附着物超声波清洗效果进行验证性实验，确定超声波清洗设备在规定参数下可以
达到预期的清洗效果，并且通过清洗效果实验结果分析，确定该实验结果与声场有限
元模拟结果基本一致。
关键词：塑封器件；超声波清洗；有限元分析；声场模拟
I
目录
目录
第1章绪论1
1.1研究背景及意义1
1.2国内外研究现状3
1.2.1超声波清洗理论研究现状3
1.2.2超声波声场特性研究现状4
1.3本文主要研究内容5
第2章开封附着物组成及超声波清洗实验7
2.1开封附着物组成7
2.2超声波清洗实验8
2.2.1实验准备8
2.2.2实验装置及参数设置10
2.2.3实验过程及结果11
2.3本章小结14
第3章换能器阵布位置及清洗槽尺寸优化15
3.1超声波声场基本理论15
3.1.1换能器声学特性基本理论15
3.1.2表征声场的基本物理量16
3.2换能器阵布位置优化17
3.2.1ANSYSWorkbench声固耦合理论基础17
3.2.2超声波清洗模型建立19
3.2.3