การเลือกวิธีการทำความสะอาดควรขึ้นอยู่กับวัสดุของโพรบและประเภทของการปนเปื้อนที่มีอยู่ หลักการสำคัญคือการจับคู่ความเข้มข้นในการทำความสะอาดกับความทนทานของโพรบ ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อโครงสร้างที่ละเอียดอ่อน วัสดุที่แตกต่างกัน-เช่น ซิลิคอน ทังสเตน ทองแดงเบริลเลียม และสแตนเลส-แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในความทนทานต่อการเสียดสีทางกายภาพ รีเอเจนต์เคมี และคลื่นอัลตราโซนิก ในทำนองเดียวกัน ประเภทของการปนเปื้อน (เช่น สารอินทรีย์ตกค้าง ออกไซด์ เศษโลหะ) จะเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของเทคนิคการทำความสะอาดที่ใช้ ต่อไปนี้จะสรุปแนวทางการเลือกวิธีการทำความสะอาดที่เหมาะสมอย่างเป็นระบบ:
I. การเลือกวิธีการทำความสะอาดตามวัสดุของโพรบ: รับรองว่าไม่มีความเสียหายต่อพื้นผิว
|
ประเภทวัสดุ |
วิธีทำความสะอาดที่แนะนำ |
วิธีการต้องห้าม |
เหตุผล |
|
ซิลิคอน / ซิลิคอนไนไตรด์ (โพรบ AFM) |
การทำความสะอาดพลาสม่า, การทำความสะอาดโอโซนด้วยรังสียูวี-, การทำความสะอาดอัลตราโซนิกในน้ำกลั่น |
การทำความสะอาดแปรง โพรบ-วิธีการกด การทำความสะอาดกรด/ด่าง |
ส่วนยื่นของโพรบที่ทำจากซิลิคอน-นั้นบางมาก (<1 μm) and prone to breakage under mechanical abrasion; strong acids or bases can corrode protective coatings. |
|
ทังสเตน / Pt-โลหะผสม Ir (โพรบ STM) |
การแกะสลักด้วยเคมีไฟฟ้า การแช่ในกรดเจือจาง (เช่น 5% HCl) การทำความสะอาดอัลตราโซนิกในแอลกอฮอล์ |
การขัดกระดาษทรายหยาบ การพ่นลมแรงดันสูง- |
ลวดทังสเตนมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการฟื้นฟูทางเคมีไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีความแข็งสูง การขัดมากเกินไปอาจทำให้รูปทรงเรขาคณิตที่แม่นยำเปลี่ยนไปได้ |
|
ทองแดงเบริลเลียม / โลหะผสม Ni-Mn (หมุด Pogo) |
การทำความสะอาดแปรง, การเช็ดด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์, การทำความสะอาดอัลตราโซนิกด้วยโซลูชั่นพิเศษ |
การแช่ในกรดแก่เป็นเวลานาน |
วัสดุยืดหยุ่นเหล่านี้สามารถทนต่อการเสียดสีเล็กน้อย อย่างไรก็ตามกรดแก่จะกัดกร่อนวัสดุซับสเตรต จึงช่วยลดอายุความล้าของวัสดุ |
|
สเตนเลส / ซูเปอร์อัลลอย (โพรบอุตสาหกรรม) |
วิธีการกดด้วยโพรบ- การทำความสะอาดแปรง การกำจัดสนิมด้วยกรดซิตริก การทำความสะอาดอัลตราโซนิก |
ไม่มีข้อจำกัดเฉพาะ |
วัสดุเหล่านี้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนและการเสียดสีสูง ช่วยให้ทนทานต่อการทำความสะอาดทางกายภาพและทางเคมีที่เข้มงวดมากขึ้น |
หลักการสำคัญ: หัววัดระดับนาโน AFM- ต้องใช้วิธีการทำความสะอาดแบบไม่-สัมผัสเท่านั้น หัววัดเกรดอุตสาหกรรม-อาจผ่านกระบวนการทำความสะอาดทางกายภาพและทางเคมีรวมกัน
ครั้งที่สอง กลยุทธ์การทำความสะอาดที่ตรงกันกับประเภทสิ่งปนเปื้อน: กำจัดสิ่งปนเปื้อนได้อย่างแม่นยำ
|
ประเภทสารปนเปื้อน |
แหล่งที่มาหลัก |
วิธีทำความสะอาดที่แนะนำ |
กลไกการออกฤทธิ์ |
|
สารปนเปื้อนอินทรีย์ (จาระบี รอยนิ้วมือ คราบโพลีเมอร์) |
การสัมผัสมือ การดูดซับสิ่งแวดล้อม |
การทำความสะอาดด้วยรังสียูวี- การทำความสะอาดโอโซน การทำความสะอาดพลาสมา การทำความสะอาดอัลตราโซนิกด้วยเอทานอลแบบแอนไฮดรัส |
แสงยูวีจะสลายโมเลกุลอินทรีย์ออกเป็น CO₂ และ H₂O; เอทานอลละลายสารอินทรีย์ที่ไม่มีขั้ว- |
|
โลหะออกไซด์ (ปลายโพรบดำลง เพิ่มความต้านทานการสัมผัส) |
ออกซิเดชันในบรรยากาศ สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- |
การแช่กรดเจือจาง (5% HCl หรือกรดซิตริก), การลดเคมีไฟฟ้า |
สารละลายกรดจะละลายชั้นออกไซด์และคืนสภาพการนำไฟฟ้าของโลหะ วิธีเคมีไฟฟ้ามีความสามารถในการควบคุมสูงและไม่ทำลายสารตั้งต้น |
|
อนุภาคอนินทรีย์ / ฝุ่น (ผงซิลิกอน ใยแก้ว เศษโลหะบัดกรี) |
สภาพแวดล้อมการทดสอบ, ฝุ่น PCB |
วิธีการทำความสะอาดด้วยแรงดันกระดาษ A4, การล้างไนโตรเจน, การทำความสะอาดอัลตราโซนิกน้ำกลั่น |
การกำจัดทางกายภาพเบื้องต้น โดยมีการสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิกช่วยในการถอด หลีกเลี่ยงการใช้แปรงเพื่อป้องกันการขีดข่วนปลายโพรบ |
|
ตะกั่วบัดกรีตกค้าง / ตะกรันบัดกรี (ทั่วไปในหัวทดสอบ ICT) |
กระบวนการบัดกรี PCB |
การจุ่มสารละลายทำความสะอาดโพรบเฉพาะทาง การทำความสะอาดอัลตราโซนิก (หลังจากให้ความร้อนจนละลาย) |
น้ำยาทำความสะอาดจะทำให้ฟลักซ์อ่อนตัวลง ในขณะที่คลื่นอัลตร้าโซนิคจะขจัดสิ่งตกค้างออกไป ป้องกันการอุดตันของกลไกสปริง |
กลยุทธ์แบบผสมผสาน: สำหรับการปนเปื้อนที่ซับซ้อน (เช่น "ออกซิเดชัน + ฝุ่น") ขอแนะนำให้ใช้การล้างไนโตรเจนเพื่อกำจัดอนุภาคออกก่อน จากนั้นจึงใช้การบำบัดด้วยกรดเจือจางเพื่อกำจัดชั้นออกไซด์ออก และสุดท้ายให้ล้างด้วยเอทานอลและทำให้แห้ง
III. โซลูชั่นที่แนะนำสำหรับสถานการณ์ทั่วไป
1. โพรบซิลิคอน AFM (การปนเปื้อนสารอินทรีย์)
วิธีการ: UV-การทำความสะอาดโอโซนหรือการทำความสะอาดพลาสมาออกซิเจน
ขั้นตอน: ใส่ลงในระบบทำความสะอาดซีรีส์ PSD และดำเนินการเป็นเวลา 5–10 นาที
ข้อดี: ไม่-สัมผัสกันและไม่-ทำลาย; สามารถเจาะลึกเข้าไปในรอยแยกโครงสร้างขนาดเล็ก-ได้
2. หมุด Pogo (ฝุ่น + ออกซิเดชัน)
วิธีการ: การทำความสะอาดแรงดันกระดาษ A4 + การทำความสะอาดอัลตราโซนิกไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์
ขั้นตอน: ขั้นแรก ให้ใช้กระดาษ A4 ที่ตัดแล้วกดและเช็ดฝุ่นออก จากนั้นจุ่มไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์และโซนิเคตเป็นเวลา 3-5 นาที
หมายเหตุ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแห้งอย่างทั่วถึงหลังการทำความสะอาด เพื่อป้องกันไม่ให้ของเหลวที่หลงเหลืออยู่ลดทอนประสิทธิภาพของสปริง
3. หัววัดทังสเตน (ชั้นออกไซด์ทำให้การสัมผัสไม่ดี)
วิธีการ: การแกะสลักด้วยเคมีไฟฟ้าหรือการแช่ในกรดไฮโดรคลอริก 5% เป็นเวลา 5 นาที
ขั้นตอน: เชื่อมต่อโพรบกับอิเล็กโทรดขั้วบวก จุ่มโพรบในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ และควบคุมความหนาแน่นกระแสที่ 0.1–1 mA/mm²
การตรวจสอบ: ใช้มัลติมิเตอร์เพื่อวัดความต้านทานของหน้าสัมผัสและยืนยันว่าค่าดังกล่าวกลับคืนสู่ค่าเริ่มต้นแล้ว
4. โพรบสแตนเลสที่มีรูพรุน (การบัดกรีอุดตัน)
วิธีการ: การแช่ด้วยความร้อนในน้ำยาทำความสะอาดเฉพาะทาง + การทำความสะอาดอัลตราโซนิก
ขั้นตอน: จุ่มโพรบในน้ำยาทำความสะอาดที่ให้ความร้อนถึง 80 องศาเป็นเวลา 10 นาที จากนั้นนำไปวางในเครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิคและโซนิคเป็นเวลา 5 นาที
การติดตามผล-: ใช้ลมอัดเป่าช่องภายในให้แห้งเพื่อป้องกันการกัดกร่อนที่เกิดจากความชื้นที่ตกค้าง
