ما هي تقنية طلاء الرش بالموجات فوق الصوتية بالمنظار الداخلي لأشباه الموصلات

تكنولوجيا طلاء الرش بالموجات فوق الصوتية بالمنظار الداخلي لأشباه الموصلات

إنها تقنية تصنيع متطورة تدمج الميكانيكا الدقيقة ومعالجة أشباه الموصلات وعلوم المواد الطبية.

I. التكنولوجيا الأساسية: لماذا نستخدم طلاء الرش بالموجات فوق الصوتية؟ قد تستخدم حماية المناظير التقليدية الغمر أو الرش العادي، لكن هذه الطرق بها عيوب قاتلة بالنسبة للمناظير الداخلية شبه الموصلة (خاصة مستشعرات CMOS/CCD الأمامية)، والتي تبلغ قيمتها مئات الآلاف من الدولارات ولها هياكل دقيقة:

الطلاء غير المتساوي: يؤدي إلى تشويه الصورة أو تموجاتها.

الإفراط في إهدار المواد: يتم إهدار كمية كبيرة من الطلاء الطبي الباهظ الثمن.

تلف الجهاز المحتمل: يقطر سائل أو يتسرب إلى مناطق غير مستهدفة.

تكنولوجيا طلاء الرش بالموجات فوق الصوتية تحل هذه المشاكل بشكل مثالي:

مبدأ الانحلال المختلف: الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية عالي التردد (عادة 20 كيلو هرتز - 120 كيلو هرتز) 'تمزق' السائل إلى جزيئات ميكرون/ميكرون. تؤدي القطرات الدقيقة النانوية، بدلاً من الاعتماد على الغاز عالي الضغط، إلى:

ضغط ذري منخفض للغاية: تدفق سائل لطيف دون تناثر أو ارتداد.

حجم القطرة الموحد: ضمان سماكة الطلاء المتسقة للغاية.

التحكم الدقيق في التدفق: تمكين الطلاءات الرقيقة للغاية (مئات النانومترات) والموحدة.

تأثيرات معالجة متفوقة:

التوحيد العالي: تشكيل أفلام خالية من العيوب على أسطح المستشعرات والعدسات المعقدة.

مطابقة عالية: تغطية مثالية حتى على الأسطح ذات المخالفات الدقيقة.

استخدام عالي للغاية للمواد: يتجاوز 90%، مما يوفر في الطلاءات الوظيفية باهظة الثمن.

عدم الاتصال: تجنب تلف الاتصال الجسدي لمكونات أشباه الموصلات الدقيقة.

ثانيا. الجوانب والعمليات الفنية الرئيسية يشتمل نظام الطلاء بالرش بالموجات فوق الصوتية الكامل للمناظير الداخلية لأشباه الموصلات عادةً على المكونات التالية:

1. 1. المعالجة المسبقة والتنظيف

يجب أن تخضع وحدة طرف المنظار لعملية تنظيف صارمة ومعالجة بالبلازما. تعمل المعالجة بالبلازما على تنشيط سطح قطعة العمل، وزيادة التصاق الطلاء، وإزالة الملوثات المجهرية.

2. تحديد المواقع بدقة والإخفاء

يتم استخدام ذراع آلية عالية الدقة أو منصة حركة للتحكم بدقة في الحركة النسبية بين المنظار وفوهة الموجات فوق الصوتية.

تتطلب المناطق غير المطلية (مثل الأغلفة المعدنية ونقاط الاتصال) إخفاءًا ماديًا لضمان أن الطلاء يغطي فقط الزجاج البصري ومناطق المستشعر.

3. عملية الرش بالموجات فوق الصوتية

الفوهة: المكون الأساسي، يحول الإشارات الكهربائية إلى اهتزازات ميكانيكية، ويولد موجات فوق صوتية عند طرف الفوهة، مما يتسبب في تكوين السائل المتدفق رذاذًا صغيرًا موحدًا.

نظام إمداد السائل: يتحكم بدقة في سرعة التسليم والحجم الإجمالي لسائل الطلاء، ويتم تحقيقه عادةً عن طريق مضخة حقن دقيقة أو مضخة كروماتوغرافيا سائلة.

التحكم في الحركة: يتحكم في مسار الفوهة بشكل برمجي، مما يضمن حصول كل جزء من المستشعر والعدسة على كمية متساوية من الرذاذ. هذا عادة ما يكون رابطًا متعدد المحاور.

4. العلاج وما بعد العلاج

بعد الرش، هناك حاجة إلى المعالجة. تعتمد طريقة المعالجة على الخواص الكيميائية للطلاء ويمكن أن تكون:

المعالجة الحرارية: التسخين بدرجة حرارة منخفضة في الفرن (لتجنب إتلاف أشباه الموصلات).

المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية: للطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.

معالجة بدرجة حرارة الغرفة: تجفيف بالهواء الطبيعي.

5. فحص الجودة

الفحص البصري: فحص الطلاء بحثًا عن العيوب أو الفقاعات أو الشوائب.

قياس السُمك: قم بقياس سُمك الطلاء باستخدام معدات عدم الاتصال مثل مقياس تداخل الضوء الأبيض أو مقياس القطع الناقص للتأكد من استيفائه للمواصفات (عادةً على مستوى الميكرومتر).

الاختبار الوظيفي: قم بإجراء اختبارات مقاومة الماء والبقع، وتحقق في بيئة محاكاة مما إذا كانت جودة الصورة قد تدهورت بسبب الطلاء.

ثالثا. أنواع الطلاءات الوظيفية المطبقة هنا تكمن قيمة هذه التقنية؛ إنه ليس طلاءًا عاديًا، ولكنه طبقة رقيقة ذات وظائف محددة:

طلاء مضاد للحشف مسعور / كاره للزيوت:

المواد: بوليمرات مفلورة (مثل PTFE)، سيلانات معدلة.

الوظيفة: يمنع التصاق الدم وسوائل الأنسجة والبروتينات، مما يحافظ على نظافة المرآة ويضمن مجال رؤية واضح. هذا هو الطلاء الأساسي.

طلاء مضاد للانعكاس:

المواد: أكاسيد فلزية متعددة الطبقات (مثل SiO₂،...TiO₂).

الوظيفة: يقلل من انعكاس الضوء على سطح العدسة، ويزيد من نفاذية الضوء، ويحسن تباين الصورة وسطوعها.

طلاء التوافق الحيوي:

المواد: سيليكون طبي، بوليمرات فوسفوليبيد.

الوظيفة: يضمن السلامة عندما يتلامس الجهاز مع الأنسجة البشرية، مما يقلل من تفاعلات الرفض وتلف الأنسجة.

طلاء التشحيم ماء:

المواد: بولي فينيل بيروليدون (PVP)، إلخ.

الوظيفة: يتم تطبيقه عادةً على الجدار الخارجي لأنبوب الإدخال لتقليل مقاومة الاحتكاك أثناء الإدخال في الجسم، مما يحسن راحة المريض.

غرض	الطرق التقليدية	تكنولوجيا الرش بالموجات فوق الصوتية
طلاء التوحيد	متوسط، عرضة لقشر البرتقال والتقطير	تحكم دقيق ممتاز على مستوى النانومتر.
معدل الاستفادة من المواد	منخفض (30%-60%)	عالي (>90%)
التأثير على قطعة العمل	قد يسبب ضررًا بسبب الضغط العالي أو تأثير السائل.	عدم الاتصال، لطيف، وغير ضارة.
تغطية الشكل المعقد	الفقراء، والعديد من النقاط العمياء	ممتاز، احتفاظ جيد بالشكل
إمكانية التحكم في العملية	قليل	تحكم برمجة رقمي عالي للغاية
سمك الطلاء	أكثر سمكا، ويصعب السيطرة عليها	رفيع للغاية، بدقة تصل إلى مستوى دون الميكرون

خامساً: التطبيقات والآفاق المستقبلية

التطبيقات الحالية: يستخدم بشكل أساسي في تصنيع المناظير الداخلية المتطورة مثل مناظير الإثنا عشر ومناظير القصبات الهوائية ومناظير القولون التي تستخدم لمرة واحدة، بالإضافة إلى إعادة تصنيع وإصلاح المناظير الداخلية القابلة لإعادة الاستخدام.

الاتجاهات المستقبلية:

الطلاءات المركبة متعددة الوظائف: يتم رش طبقات متعددة من الطلاءات ذات الوظائف المختلفة بشكل متسلسل على نفس السطح (على سبيل المثال، طلاء مضاد للانعكاس يتبعه طلاء كاره للماء).

الذكاء وتكامل الذكاء الاصطناعي: الاستفادة من رؤية الآلة لتحديد منطقة الرش تلقائيًا وتحسين مسار الرش والمعلمات من خلال خوارزميات الذكاء الاصطناعي.

تطوير مواد جديدة: مثل الطلاءات 'ذاتية الشفاء' التي تعمل على إصلاح الخدوش البسيطة تلقائيًا؛ أو الطلاءات المحملة بالأدوية التي تطلق الأدوية العلاجية أثناء الفحص.

في الختام، تعد تقنية الرش بالموجات فوق الصوتية للمناظير الداخلية شبه الموصلة إحدى عمليات التصنيع الرئيسية التي تضمن الأداء العالي والموثوقية العالية والسلامة للمناظير الطبية الحديثة الدقيقة، كما أنها جوهرة في تاج تصنيع الأجهزة الطبية المتطورة.