现代社会是一个信息爆炸的社会，信息的载体已经由传统纸质媒介，转变为光电等数字媒介。作为信息产业核心的半导体技术，迅猛发展，同时也对其中涉及到的关键工艺提出了更高要求。据统计，晶圆的清洗工艺在整个半导体制造工艺过程中所占比例达到20%～50%[1]，在每道清洗工艺处理完毕后，都必须对晶圆进行干燥处理[2]。在喷吹热氮气的同时，通过高速旋转去除晶圆表面水分，才能进行下一道处理工艺[3]，而甩干机则是晶圆清洗去污干燥工艺中的关键设备。甩干机的性能直接关系到后续工艺能否有效展开，对半导体制造工艺有很大的影响，而其整机振动情况将直接制约机器的使用，发挥具体的效果[4]。

实际工程应用中，通常是用减振器将振源隔离开来，以最大降低振源对外围设备及关键元器件的影响。本文将从甩干机的振源及传递情况，主动隔振原理和减振器选择的实际案例展开。

1　整机振动情况分析

甩干机是将盛有晶圆的片盒置入与之相匹配的转子中，通过电机带动转子高速旋转，完成晶圆的冲洗甩干等工艺，并保持晶圆表面的洁净度在要求的范围内。由于在生产制造及调试后，电机轴、转子和片盒的质心与旋转轴心不可避免的存在一定偏差，旋转过程中便会产生离心力，其计算方程如下：

其中：M为旋转系统质量，e为质心与旋转轴心的距离，ω为转子转速。

由公式(1)可知在已调好动平衡的系统中，旋转系统质量M，质心与旋转轴心的距离e已固定，则离心力与转速的二次方成正比，随转速的增大而增加，此离心力成为整机系统的振源。

图1为卧式甩干机振动传递的示意图，黑色箭头标记为振动传递路线，振动沿电机、连接部件经机架传递到顶部的操作控制单元，中间的清洗腔体以及下部的电气控制单元。

清洗腔的持续振动，使内部的气体与片盒、转子等产生摩擦，引发静电，造成经清洗甩干后的晶圆表面颗粒度增加[5]。

振动传递到电气控制单元和操作控制单元后，容易使电子元器件脱焊、器件断脚失效、元器件短路失效，可调元件参数变化等，引发设备故障，使用寿命降低[6]。振动传递过程中还会造成设备紧固件松动、不稳定，所产生的噪音会对操作者的身心造成一定的伤害。

右兰索拉唑缓释胶囊在Beagle犬体内的生物等效性研究…………………………………………………… 喻明洁等（16）：2188

（2）橡胶能够被压制成各种形状，并且能与金属部件牢固的粘连，并且在压缩、拉伸、弯曲、扭转等方向都能发生变形，所以可根据减振方向的需要，设计各个方向弹性系数。

在一个阶段基本理论知识完成后，让同学们去校内仓储与配送实训室，根据所学的理论知识完成实践操作，确保同学们能够动手。实践操作是以组为单位，每组三到五人。下面以堆码作业为例说明教学实施。

图1　振动传动示意图

2　隔振理论

根据振源位置及传递的方向，隔振主要分为以下两种情况[7]：

（4）减振橡胶在耐油性、耐高温、耐老化比金属弹簧要差[13]。但是不同种类的橡胶可以在单方面获得较高的使用性能，例如丁腈橡胶具有非常优秀的耐油性，可以在具有腐蚀性的环境中正常使用。在高温环境下橡胶的弹性模量会发生变化，导致固有频率改变[10]，并且高温会加剧橡胶的老化，在这一方面还有待继续研究提高。

（2）被动隔振。防止基础的振动传递给机器设备，避免对设备的灵敏度和精确度造成影响，多用于精密仪器设备。

老板娘见我满脸疑惑的样子，便有点惋惜地说：“你不知道，原来我们柳江镇还没屁股那么大，前几年上面说要扩建，要发展什么旅游业，就把镇子建成了现在这个样子。当时要扩建，就把原来挨着老镇周围的耕地和住房全占用了。被占用土地的农民，凡两亩以上的可以补贴点钱在镇子上分一套六十平米的住房。”

显然，在甩干机的应用中属于主动隔振。如果机器设备直接固定在基础上，机器所产生的激振力将全部传递到基础上，为了减小力的传递，一般在机器设备与基础之间添加弹簧、橡胶垫、毛毡和软木等垫料，相当于机器底部与基础之间被弹簧和阻尼器隔离开[8]。这样研究设备振动对基础的影响，就简化设备所产生的激振力通过弹簧和阻尼后对基础力的影响，可以将整个系统简化为如图2所示模型。

图2　主动隔振简化模型

由文献[8]，主动隔振其传递率可由以下方程表达：

根据以上分析，结合甩干机的结构和使用环境，为了湿法清洗的后续环节，所处环境中酸碱的含量较低，且温度在室温范围内，所以选用橡胶减振器作为甩干机的隔振元器件比较合理。

其中：η为振动传递率，即谐波激励传递给地基或支撑结构的尺度，ζ为系统的阻尼比，ω为激振频率，及转子的转速，ωn为系统的固有频率，Ftr为激振力，即转子偏心造成的离心力，F0为经减振系统传递到机架的力。

最后必须要说明的是，实践永在路上，纠偏永无止境，我们看重“实践”这一概念，在这一大框架下重新理解“传统”与“风俗”，就意味着我们相信动态变化、批评交流与自我反省。北师大民俗学的乡村研究理论与路径，也与它的研究对象一样，始终处于这一过程之中。

图3　传递率随阻尼比和频率比变化曲线

如图3所示曲线簇，在处被分为两个部分，当时，此时传递率　η≥1，且当激振频率ω在系统固有频率ωn附近时，系统会发生共振，则传递到基础上的力远大于激励力本身的幅值，此时隔振系统不但不能发挥隔振降低激振力的效果，还会使结果恶化[9]。在此频率区间可以通过增加阻尼来降低激振力的传递率。

当时，传递率η<1，即激励力经过隔振系统后传递到基础结构上的力得到有效衰减，减振系统开始发挥作用。当ω/ωn>5以后，曲线接近水平，即减振效果已达到最高水平，而且ωn太低，即设备与基础的连接刚度太低，会造成设备启动过程产生晃动，造成设备不稳定。当频率比 ω/ωn=2～5 时，传递率为 67%～95%，为比较理想的隔振区[10]。在此频率区间，减小阻尼可以降低传递率，但是当系统运行经过共振区时，较低的阻尼比会导致共振峰过高。所以选择合适的减振系统需要综合考虑连接刚度和阻尼。

日前，上海市发改委公布《2017年各区级政府节能降碳目标责任制考核公告》（沪发改公告〔2018〕6号），黄浦区在市对区级政府节能降碳目标责任考核中连续第6年获得“优秀”等级，并获得通报表扬。今年黄浦区节能工作走在全市前列，实现了“两个率先，一个最低”：（1）在全国率先开展商业建筑需求侧管理试点，获得国家发改委批复成为全国示范项目（2）黄浦外滩滨江区域率先建成上海市首批低碳发展示范区，建筑节能示范项目数量和质量位于全市前列。（3）黄浦区单位增加值能耗处于全市最低水平，重点用能单位能耗总量及强度实现“双控”。

3　橡胶减振器

能用来制造减振器的材料有很多，主要有金属弹簧、毛毡、橡胶等。主要是利用材料的弹性来控制固有频率，利用阻尼特性来控制振幅或者力的传递比。减振橡胶同时兼顾了以上两种特性，从而在隔振领域被广泛应用。根据具体使用情况，不同形状、不同材料属性、不同填充物例如油液、空气等[10]的减振器被源源不断的研发出来。其主要特征如下：

沥青混凝土中的集料是可以称作是它的骨架，集料的质量能够决定混凝土的整体强度，对混凝土的支撑能力有重要的影响，在集料的质量控制中首先应该保证集料的外形上接近立方体，保证其有良好的稳定性，另外由于细集料和粗集料有不同的用处，例如细集料是为了对粗集料中间的空隙进行填充，因此还应该对集料的体积大小进行严格的把控。

为此，选择合适的减振器隔绝声桥及降低设备其他附属关键元器件的振动变得尤为重要。

由式(2)得到的传递率随阻尼比、频率比变化的曲线如图3所示。

（3）机械性能（弹性）硫化橡胶的弹性系数范围较宽，且弹性模量比金属要小很多，通过改变橡胶的配方和形状，可以方便地设计减振器的刚度。

（1）主动隔振。防止机器设备在运行过程中产生振动传递给地基及外围设备，多用于旋转设备、冲击设备及振动发生装置。

从字面上理解，远与迟相似却又不同，迟是靠气息来调节，远则是凭借意识来实现。气息有一定的节奏，可以把握，而意识却没有节奏，难以把握。我们可以在节奏中领会远，气息就为远所用，达到远之外的境界，由意识来掌握。而随着意识的自由翱翔，气息也相应随之变化，琴意也就随之达到了一种玄妙莫测的境地。时而表现寂静的意境，如同遨游峨眉的雪峰；时而表现流水的消逝，仿佛见到洞庭的烟波。忽快忽慢，具有远的微妙情致。当音乐进入到了远的地步，进入玄妙的境界，不是知音就难以理解，但只有这种音乐才蕴含着无穷无尽的情致。因而，远是“求之弦中如不足，得之弦外则有余也”。

4　实例分析及实验论证

以某型甩干机为例，减振垫上部支撑的电机、转子、片盒和晶圆总质量m=18 kg，转速范围600～3 000 r/min，在清洗甩干工艺中清洗转速为800 r/min，甩干转速为2 000 r/min，最高转速为3 000 r/min。

其中，Yi表示旅游业下辖的3个核心部门的年度营收，Y表示旅游产业总营收；LPi，t表示旅游产业各部门的劳动生产率，LPi，b、LPi，f分别表示初始期与完结期的劳动生产率。基准期美元与2016年美元的换算因子为6.2[24]6。

由振动系统的固有频率计算公式：

可得减振器刚度计算公式为：

则可得到各个固有频率对应橡胶减振器的刚度及各转速的频率比见表1。

表 1　系统固有频率与刚度和频率比对应关系

固有频率/Hz 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25橡胶减振器刚度/（kg·mm-1）15.97 18.17 20.52 23.00 25.63 28.40 31.31 34.36 37.55 40.89 44.37频率比 ω/ωn 800 r/min 0.89 0.83 0.78 0.74 0.70 0.67 0.63 0.61 0.58 0.56 0.53 2 000 r/min 2.22 2.08 1.96 1.85 1.75 1.67 1.59 1.52 1.45 1.39 1.33 3 000 r/min 3.33 3.13 2.94 2.78 2.63 2.50 2.38 2.27 2.17 2.08 2.00

由于减振器刚度太低将导致电机-转子系统晃动剧烈，刚度过高在高频段减振效果不理想，综合考虑后取固有频率为20 Hz，因此橡胶减振器的刚度为28.40 kg/mm，按照甩干机的设计尺寸要求再结合各个减振器厂家不同型号的标定刚度，选择与此相接近的橡胶减振器，根据厂家提供材料特性，阻尼比约为0.05～0.1。此时在转速为800 r/min时激振力将放大1.6～1.8倍，在转速为2 000 r/min时激振力衰减为原来的40%～50%。将减振器安装到电机支撑板与机架之间，构成隔振系统。

我们的老朋友Lauren Scott建议借用近摄、超广、镜头离机……尽情发挥创意，在自然界中创造抽象艺术。

图4　实验装置

实验装置如图4所示，采用德国普卢福VIB ExpertⅡ测振仪，利用转子从0～3 000 r/min加速过程中提供的扫频激振力，同时检测电机支撑板通道A和经过减振垫后机架通道B的振动加速度如图5所示，通过对时域内的加速度曲线进行快速傅里叶变换（FFT），得到结果如图6所示。

近年来，锂离子电池的应用已经逐渐扩展到汽车、家电、电动自行车、储能等领域。2014年，中国锂离子电池产量达52.87亿只，占全球总产量比重达到71.2%， 2018年预计全国锂电池产量达到121亿只，增速22.86%。国内锂离子电池产业进入快速成长阶段，成为全球主要的锂离子电池生产国和消费国。

图5　加速过程时域波形

图6　加速过程频谱密度

从图6可知由于机械系统的多模态特性，电机支座在转子离心力激励下会存在多个共振峰如236 Hz和390 Hz处，经减振器后，约200 Hz以上的振动会迅速衰减，并且在使用频率10～50 Hz内有效降低了电机支撑板传递给机架的振动，降低约30%。并且由于高频振动被隔断，即可以隔绝声桥，使噪音降低到最大程度。从图5的时域图和频谱图6中可得出由于在加速过程中前一阶段，系统快速经过了共振区，所以图中响应曲线并未在20 Hz呈现出理论上的共振峰。

在工作转速800 r/min、2 000 r/min和最高转速3 000 r/min下的振动情况如图7～图9所示。

从时域波形表明由于800 r/min转速较低，离心力不足以片盒和片子稳定在转架中，由于碰撞因素存在，导致某一瞬时加速度较高，经减振器后响应稳定在2 m/s2，说明减振器在降低瞬时激励可以起到很好的效果。在2 000 r/min和3 000 r/min时的时域波形如图8和图9所示，此时减振器有效的衰减了高频和低频的振动，振动衰减为原来的30%～40%，达到了预期使用效果。

图7　800 r/min时加速度时域波形

图8　2 000 r/min时加速度时域波形

图9　3 000 r/min时加速度时域波形

5　结　论

通过分析甩干机的振源及传递路线，结合隔振理论，提出了在电机支撑板下加装减振器来隔离振源的方法。通过计算分析，为某型甩干机选取了合理的减振器，通过实验表明减振器在隔离振源、降低振动的传递中起到了良好的效果。由于减振器只是降低振动的传递率，为达到标本兼治，应尽量降低离心力的产生，为此出厂前电机转子系统需要经过严格的动平衡调整，通过实验论证将电机后支板的振幅设定为40 μm为经济可行指标。

参考文献：

1.2 研究方法 地高辛组：根据患者情况给予利尿、血管扩张剂，口服3周华法林(上海信谊药厂有限公司)，剂量2.5～5.0 mg，待患者转复心率后再服用1个月。口服小剂量地高辛(上海信谊药厂有限公司)，每次12.5 mg，每日1次，治疗3个月。观察组：基础治疗同地高辛组；口服琥珀酸美托洛尔缓释片(瑞典阿斯利康制药有限公司)，起始剂量每次23.75 mg，每日1次，一周后增加剂量至每次47.50 mg，每日1次。治疗期间若心率明显改善，则适时减少药物剂量。观察患者的疗效、不良反应、心室率、心室重构指标及胃饥饿素水平。

[1]　张渊.半导体制造工艺[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]　段成龙.晶圆热氮烘干系统的设计与研究[J].机械制造，2009，(10)：43-45.

（1）橡胶属于高分子材料[11]，属于长链分子且多支，在变形过程中分子间的摩擦[12]，在大尺度范围表现为高阻尼。在振动传递过程中，振源通过减震器传递给基座，导致减振器往复变形，变形过程中分子间的摩擦将动能转化为分子间的内能，从而达到吸收振动的目的。

[3]　Michaelquirk，Julianserda.半导体制造技术[M].北京：电子工业出版社，2015.

[4]　杨建忠.IC生产线晶圆片冲洗甩干设备的开发和应用[J].电子工业专用设备，2004，(3)：64-68.

[5]　舒福璋，关宏武，张雅丽.甩干设备中的颗粒度分析[J].电子工业专用设备，2013，(1)：55-57.

[6]　梁瑞海.某产品用电子设备振动试验中失效模式及机理研究[J].飞航导弹，1986，(10)：55-58.

[7]　清华大学工程力学系固体力学教研组振动组.机械振动[M].上册.北京：机械工业出版社，1980.

[8]　季文美，方同，陈松淇.机械振动[M].北京：科学出版社，1985.

[9]　任明章.机械振动的分析与控制以及计算方法[M].北京：机械工业出版社，2011.

[10]马恩第，杜灵玄.减振橡胶的应用与研究[J].特种橡胶制品，1981，(1)：40-54.

孙宝国，中国工程院院士，北京工商大学教授、博士生导师、校长，多年来致力于我国食品香料研发与食品安全问题的探讨，开发了一系列肉香味食品香料制造技术，凝练出“味料同源”的中国特色肉香味香精制造理念，奠定了我国肉味香精制造技术基础。中国百姓现在吃到的很多食品，尤其是肉味食品，其“香味”多数来自于孙宝国的科研成果。他是我国食品科学领域仅有的4位院士之一，是我国食品香料研究领域的唯一院士。

[11]肖俊恒.减振橡胶设计方法的研究[J].中国铁道科学，2001，(6)：112-117.

学生在检查了计算过程仍然没有发现问题，似乎两种方法都是正确的.为什么会有差异呢？学生在这里产生了疑难．事实上，学生头脑中存有“用求根公式解一元二次方程”和“用韦达定理解决根与系数的关系问题”的正确方法，但这两种方法结合具体问题的信息经过大脑处理后，转化成两种具体解题思路时出现了差错.如求解方法受已有韦达定理应用经验的干扰，没考虑本题的特殊性，忽略了a=b的情况．这种情况是因为头脑中想的方法与具体问题没有形成完全对接，韦达定理得到的结论与问题中需要的结论存在模糊点，即头脑中的思维形成的组块信息与问题情境没做到准确识别．

[12]户原春彦，牟传文.防振橡胶及其应用[M].北京：中国铁道出版社，1982.

[13] 见田晃，王作龄.橡胶减振器(上)[J].天津橡胶，1999，(2)：29-36.