CN104781019A - 超声波清洗装置以及超声波清洗方法 - Google Patents

超声波清洗装置以及超声波清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于，减少在清洗被清洗物时使用的清洗液的量。超声波清洗装置具备：超声波振子(11)；储液部(12)，其设为与所述超声波振子接触；流入口(12a)，其使清洗液(13)向所述储液部内流入；以及流出口(12b)，其使所述清洗液向所述储液部外流出，所述超声波振子与所述清洗液接触的接触面(11a)配置为均低于所述流入口以及所述流出口。

Description

超声波清洗装置以及超声波清洗方法
技术领域
本发明涉及超声波清洗装置以及超声波清洗方法。
背景技术
图4是示意性示出以往的超声波清洗装置的剖视图。
该超声波清洗装置具有储液部112以及向该储液部112内的清洗液113振荡超声波振动的超声波振子111。超声波振子111与清洗液113接触的接触面111a朝向下方。换句话说，该接触面111a朝向重力所作用的方向(清洗液113下落的方向)。
另外，超声波清洗装置具有向储液部112供给清洗液113的清洗液供给机构116。清洗液供给机构116具有供给管115、流量控制机构114以及清洗液供给源(未图示)。
接下来，对于利用上述超声波清洗装置来清洗基板等被清洗物的方法进行说明。
首先，利用清洗液供给源将水、药液等清洗液113向供给管115供给，将借助流量控制机构114控制流量后的清洗液通过供给管115向储液部112供给，暂时积存在储液部112内。通过超声波振子111向积存在该储液部112内的清洗液113施加超声波振动，利用喷嘴121将被该施加超声波振动的清洗液113向储液部112的外部放出。放出的该清洗液113保持被施加超声波振动的状态向被清洗物(未图示)供给，进行超声波清洗(例如参照专利文献1)。
然而，存在想要减少在清洗被清洗物时使用的清洗液的量的要求。若能够减少清洗液的量，则能够降低清洗成本。另外，由于也存在利用非常昂贵的清洗液进行清洗的情况，在使用这样的清洗液的情况下，清洗成本降低的效果较大。
然而，在上述以往的超声波清洗装置中，减少清洗液的使用量存在极限，无法充分地减少清洗液的使用量。其理由如下所述。
在上述超声波清洗装置中，若过度减少利用清洗液供给机构116向储液部112供给的清洗液113的量，则形成清洗液113没有充满储液部112的状态，在超声波振子111的接触面111a上产生未与清洗液113接触的部分(空洞部分)，形成干烧状态。若进行这样的干烧，则超声波振子111的振幅变得过大，成为超声波振子111发生故障的原因。因此，仅能够将清洗液113的使用量减少至不会形成干烧状态的程度。
作为进一步减少清洗液113的使用量的方法，考虑使喷嘴121的直径变细而减少从喷嘴121放出的清洗液113的量。但是，若喷嘴121的直径过细，在被施加超声波振动后的清洗液通过喷嘴121时，超声波衰减，超声波无法通过喷嘴121，清洗效果降低。因此，为了不使超声波衰减，需要使喷嘴121的直径大于超声波的波长。
详细来说，在将频率为430kHz的超声波振动施加于清洗液113的情况下，超声波的波长表示为音速/频率＝1500/430000，约为3.5mm。另外，在将频率为950kHz的超声波振动施加于清洗液113的情况下，超声波的波长表示为音速/频率＝1500/950000，约为1.6mm。因此，期望的是，在超声波的频率为430kHz的情况下，将喷嘴121的直径设为3.5mm以上，在超声波的频率为950kHz的情况下，将喷嘴121的直径设为1.6mm以上。如此，仅能够使喷嘴121的直径变细至不会导致超声波衰减的程度，无法充分地减少清洗液的使用量。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-289807号公报
发明内容
本发明的一技术方案的课题在于，减少在清洗被清洗物时使用的清洗液的量。
用于解决课题的手段
以下，对本发明的各种技术方案进行说明。
[1]一种超声波清洗装置，其特征在于，所述超声波清洗装置具备：超声波振子；储液部，其设为与所述超声波振子接触；流入口，其使清洗液向所述储液部内流入；以及流出口，其使所述清洗液向所述储液部外流出，所述超声波振子与所述清洗液接触的接触面配置为均低于所述流入口以及所述流出口。
[2]在上述[1]的基础上，超声波清洗装置的特征在于，具备：清洗液供给机构，其通过所述流入口向所述储液部供给所述清洗液；以及超声波传播管，在所述储液部通过所述超声波振子施加超声波振动后的所述清洗液通过所述流出口流向该超声波传播管，利用从所述超声波传播管放出的所述清洗液对被清洗物进行清洗。
[3]在上述[2]的基础上，超声波清洗装置的特征在于，所述储液部配置在所述接触面上，所述超声波传播管具有向下方弯曲的形状。
[4]在上述[2]的基础上，超声波清洗装置的特征在于，所述储液部配置在所述接触面下，所述储液部包括所述超声波传播管的一部分，所述超声波传播管具有向下方弯曲的形状。
[5]在上述[2]至[4]中任一项的基础上，超声波清洗装置的特征在于，所述清洗液供给机构具有控制向所述储液部供给的所述清洗液的流量的流量控制机构。
[6]在上述[5]的基础上，超声波清洗装置的特征在于，所述超声波振子具有如下功能：在所述流量控制机构使清洗液从所述流入口向所述储液部内流入而形成所述接触面被所述清洗液覆盖的状态，进而停止来自所述流入口的所述清洗液的流入之后，在再次开始从所述流入口朝向所述储液部内流入清洗液的同时或者再次开始所述清洗液的流入之前，开始进行超声波振荡。
[7]在上述[6]的基础上，超声波清洗装置的特征在于，所述超声波振子具有如下功能：在所述流量控制机构使因开始进行基于该超声波振子的超声波振荡而被施加超声波振动的所述储液部内的清洗液从所述流出口向所述储液部外流出之后，在停止从所述流入口朝向所述储液部内流入清洗液的同时或者停止所述清洗液的流入之后，停止进行超声波振荡。
[8]在上述[1]至[7]中任一项的基础上，超声波清洗装置的特征在于，所述储液部具有如下功能：在通过使清洗液从所述流入口向所述储液部内流入而形成所述接触面被所述清洗液覆盖的状态之后，即便停止来自所述流入口的所述清洗液的流入或者减少所述清洗液的流入量，也维持所述接触面被所述清洗液覆盖的状态。
[9]一种超声波清洗方法，其特征在于，准备超声波清洗装置，该超声波清洗装置构成为具有设为与超声波振子接触的储液部，所述超声波振子与所述储液部内的清洗液接触的接触面配置为均低于所述储液部的流入口以及流出口，在通过使清洗液从所述流入口向所述储液部内流入而形成所述接触面被所述清洗液覆盖的状态之后，即便停止来自所述流入口的所述清洗液的流入或者减少所述清洗液的流入量，也维持所述接触面被所述清洗液覆盖的状态。
[10]一种超声波清洗方法，其特征在于，准备超声波清洗装置，该超声波清洗装置构成为具有设为与超声波振子接触的储液部，所述超声波振子与所述储液部内的清洗液接触的接触面配置为均低于所述储液部的流入口以及流出口，在通过使清洗液从所述流入口向所述储液部内流入而形成所述接触面被所述清洗液覆盖的状态之后，停止来自所述流入口的所述清洗液的流入，在再次开始从所述流入口朝向所述储液部内流入清洗液的同时或者再次开始所述清洗液的流入之前，通过开始进行基于所述超声波振子的超声波振荡而向所述储液部内的所述清洗液施加超声波振动。
[11]在上述[10]的基础上，超声波清洗方法的特征在于，在开始进行基于所述超声波振子的超声波振荡之后，使被施加所述超声波振动后的所述清洗液从所述流出口向所述储液部外流出，在停止从所述流入口朝向所述储液部内流入清洗液的同时或者停止所述清洗液的流入之后，停止进行基于所述超声波振子的超声波振荡。
发明效果
根据本发明的一技术方案，能够减少在清洗被清洗物时使用的清洗液的量。
附图说明
图1是示意性示出本发明的一技术方案的超声波清洗装置的剖视图。
图2是示出在以一张为单位对作为被清洗物的基板进行超声波清洗时，对图4所示的超声波清洗装置与图1所示的超声波清洗装置进行比较的程序的图。
图3是示意性示出本发明的一技术方案的超声波清洗装置的剖视图。
图4是示意性示出以往的超声波清洗装置的剖视图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。但是，本领域技术人员可容易地理解，本发明并不限于以下的说明，在不脱离本发明的主旨以及其范围的情况下，能够对其方式以及详细内容进行各种变更。因此，本发明不应被解释为限定于以下所示的实施方式的记载内容。
[第一实施方式]
图1是示意性示出本发明的一技术方案的超声波清洗装置的剖视图。
该超声波清洗装置具有设置为与超声波振子11接触的储液部12，超声波振子11具有与储液部12内的清洗液13接触的接触面11a。储液部12配置在接触面11a上。换句话说，该接触面11a朝向与重力所作用的方向(清洗液13下落的方向)相反的方向。另外，储液部12的直径形成为，靠近接触面11a的一侧较大，随着远离接触面11a而减小。储液部12的内侧面具有平滑的倾斜面。
储液部12具有供清洗液13流入该储液部12内的流入口12a以及使清洗液13流出至储液部12外的流出口12b。超声波振子11的接触面11a配置为比流入口12a低高度H1。另外，超声波振子11的接触面11a配置为比流出口12b低，流出口12b配置在接触面11a的上方。
另外，超声波清洗装置具有向储液部12供给清洗液13的清洗液供给机构16。清洗液供给机构16具有供给管15、流量控制机构14以及清洗液供给源(未图示)。供给管15与储液部12的流入口12a连接。流量控制机构14能够控制向储液部12供给的清洗液13的流量，并且也能够使清洗液13的供给停止。
另外，超声波清洗装置具有与储液部12的流出口12b连接的喷嘴21，喷嘴21与超声波传播管17连接。在储液部12通过超声波振子11被施加超声波振动后的清洗液13通过流出口12b向超声波传播管17流动。由于流出口12b位于接触面11a的上方，因此超声波传播管17具有向下方弯曲的形状。由此，能够使超声波传播管17的放出口19朝向下方(重力所作用的方向)。
另外，超声波清洗装置具有对基板等被清洗物20进行保持的保持机构，该保持机构具有对被清洗物20进行保持的工作台18。能够利用从超声波传播管17的放出口19放出的清洗液13对通过工作台18保持的被清洗物20进行清洗。详细来说，在流动于超声波传播管17的内部的清洗液13中传播的超声波在超声波传播管17内反复进行反射并传播，到达被清洗物20。由此，被清洗物20的表面被超声波以及清洗液13清洗。
需要说明的是，作为超声波传播管17的材质，也可以使用SUS等金属、石英或者蓝宝石等玻璃类材料。
接下来，对利用图1所示的超声波清洗装置清洗基板等被清洗物的方法进行说明。
首先，利用清洗液供给源将水、药液等清洗液13向供给管15供给，将通过流量控制机构14控制流量后的清洗液通过供给管15以及流入口12a向储液部12供给，暂时积存在储液部12内。通过超声波振子11向积存在该储液部12内的清洗液13施加超声波振动，被施加该超声波振动后的清洗液13通过流出口12b以及喷嘴21向超声波传播管17流动，从超声波传播管17的放出口19放出到被清洗物20上。放出的该清洗液13保持被施加超声波振动的状态向被清洗物20供给，进行超声波清洗。
根据本实施方式，在超声波振子11的接触面11a上配置储液部12，将该接触面11a配置为均低于储液部12的流入口12a以及流出口12b。因此，在通过使清洗液13从流入口12a流入到储液部12内而形成利用清洗液13覆盖接触面11a的状态之后，即便减少来自流入口12a的清洗液13的流入量，也能够利用重力维持接触面11a被清洗液13覆盖的状态。因此，能够减少清洗液13向储液部12内供给的供给量，能够将该供给量设为从超声波传播管17的放出口19放出的放出量。其结果是，与图4所示的以往的超声波清洗装置相比，能够大幅降低清洗液的使用量，例如能够减少至图4所示的超声波清洗装置的最小供给量的1/10左右。
另外，在本实施方式中，在通过使清洗液13从流入口12a向储液部12内流入而形成接触面11a被清洗液13覆盖的状态之后，即便停止从流入口12a流入清洗液13，也能够在重力的作用下维持接触面11a被清洗液13覆盖的状态。因此，能够进行图2所示那样的间歇程序，其结果是，与图4所示的以往的超声波清洗装置相比，能够大幅降低清洗液的使用量。
图2是示出在以一张为单位对作为被清洗物的基板进行超声波清洗时，对图4所示的超声波清洗装置与图1所示的超声波清洗装置进行比较的程序的图。图2的上侧所示的程序是使用图4所示的超声波清洗装置的情况，图2的下侧所示的程序是使用图1所示的超声波清洗装置的情况。
在图4所示的超声波清洗装置中，在结束基板的超声波清洗之后更换要清洗的基板时，若停止朝向储液部112内供给清洗液113，则在重力的作用下，储液部112内的清洗液113从喷嘴121放出，在超声波振子111的接触面111a上产生未与清洗液113接触的部分(空洞部分)。因此，即便在更换要清洗的基板之后，开始朝向储液部112内供给清洗液113，也需要等待足够的时间，直至储液部112内被清洗液113充满(即，直至接触面111a被清洗液113完全覆盖)，之后，开始进行基于超声波振子111的超声波振荡。这是因为，若非如此，则有可能产生储液部112的断液、起泡。然后，在该基板的超声波清洗结束时，需要等待基于超声波振子111的超声波振荡完全停止，之后，停止朝向储液部112内供给清洗液113。若在基于超声波振子111的超声波振荡完全停止之前停止朝向储液部112内供给清洗液113，则有可能产生储液部112的断液、起泡。
与之相对，在图1所示的超声波清洗装置中，在结束基板的超声波清洗之后更换要清洗的基板时，即便停止朝向储液部12内供给清洗液13，也能够在重力的作用下维持超声波振子11的接触面11a被清洗液13覆盖的状态。由此，不会产生储液部12的断液、起泡。因此，在更换要清洗的基板之后，能够在开始朝向储液部12内供给清洗液13的同时或者开始清洗液13的供给之前，开始进行基于超声波振子11的超声波振荡。然后，在该基板的超声波清洗结束时，能够在停止朝向储液部12内供给清洗液13的同时或者停止清洗液13的供给之后，停止进行基于超声波振子11的超声波振荡。
因此，在图1所示的超声波清洗装置中，不需要图2所示的暂停超声波振荡的时间，因此，与图4所示的以往的超声波清洗装置相比，能够大幅降低清洗液的使用量，并且能够缩短工序时间。
根据以上说明，图1所示的超声波清洗装置的流量控制机构14具有如下功能即可：在通过使清洗液13从流入口12a向储液部12内流入而形成接触面11a被清洗液13覆盖的状态之后，停止来自流入口12a的清洗液13的流入，在开始从流入口12a朝向储液部12内流入清洗液13的同时或者开始清洗液13的流入之前，开始进行基于超声波振子11的超声波振荡，并且在使因开始进行基于超声波振子11的超声波振荡而被施加超声波振动的储液部12内的清洗液13从流出口12b向储液部12外流出之后，在停止从流入口12a朝向储液部12内流入清洗液13的同时或者停止清洗液13的流入之后，停止进行基于超声波振子11的超声波振荡。
[第二实施方式]
图3是示意性示出本发明的一技术方案的超声波清洗装置的剖视图，对于与图1相同的部分标注相同的附图标记，并且省略相同部分的说明。
该超声波清洗装置具有设为与超声波振子11接触的储液部22，超声波振子11具有与储液部22内的清洗液13接触的接触面11a。储液部22配置在接触面11a下。换句话说，该接触面11a朝向重力所作用的方向(清洗液13下落的方向)。
储液部22具有使清洗液13流入到该储液部22内的流入口22a、以及使清洗液13向储液部22外流出的流出口22b。本实施方式的储液部22与第一实施方式的不同之处在于，本实施方式的储液部22包括供给管25的一部分、喷嘴21、以及超声波传播管27的一部分。
超声波振子11的接触面11a配置为比流入口22a低高度H2。另外，超声波振子11的接触面11a配置为比流出口22b低高度H3。
另外，超声波清洗装置具有向储液部22供给清洗液13的清洗液供给机构16。清洗液供给机构16具有供给管25、流量控制机构14以及清洗液供给源(未图示)。
另外，在储液部22通过超声波振子11施加超声波振动后的清洗液13通过流出口22b向超声波传播管27流动。
另外，能够利用从超声波传播管27的放出口19放出的清洗液13对通过工作台18保持的被清洗物20进行清洗。详细来说，在流动于超声波传播管27的内部的清洗液13中传播的超声波在超声波传播管27内反复进行反射而传播，到达被清洗物20。由此，利用超声波以及清洗液13对被清洗物20的表面进行清洗。
接下来，对利用图3所示的超声波清洗装置清洗基板等被清洗物的方法进行说明。
首先，利用清洗液供给源将水、药液等清洗液13向供给管25供给，通过流量控制机构14控制流量后的清洗液通过供给管25以及流入口22a向储液部22供给，暂时积存在储液部22内。通过超声波振子11向积存在该储液部22内的清洗液13施加超声波振动，被施加该超声波振动后的清洗液13通过流出口22b向超声波传播管27流动，从超声波传播管27的放出口19放出到被清洗物20上。放出的该清洗液13保持被施加超声波振动的状态向被清洗物20供给，进行超声波清洗。
需要说明的是，在将清洗液13向供给管25供给至清洗液13积存于超声波传播管27的期间，为了除去在此期间积存的空气，也可以在超声波传播管27上设置排气阀(未图示)来除去空气。
根据本实施方式，在超声波振子11的接触面11a下配置储液部22，将该接触面11a配置为均低于储液部22的流入口22a以及流出口22b。因此，在通过使清洗液13从流入口22a向储液部22内流入而形成接触面11a被清洗液13覆盖的状态之后，即便减少来自流入口22a的清洗液13的流入量，也能够维持储液部22被清洗液13充满的状态(即，接触面11a被清洗液13覆盖的状态)。因此，能够减少清洗液14朝向储液部22内供给的供给量，能够将该供给量设为从超声波传播管27的放出口19放出的放出量。其结果是，与第一实施方式相同，与图4所示的以往的超声波清洗装置相比，能够大幅降低清洗液的使用量。
另外，在本实施方式中，在使清洗液13从流入口22a向储液部22内流入而形成储液部22内被清洗液13充满的状态(即，接触面11a被清洗液13覆盖的状态)之后，即便停止来自流入口22a的清洗液13的流入，也能够维持储液部22被清洗液13充满的状态(即，接触面11a被清洗液13覆盖的状态)。因此，与第一实施方式相同，能够进行图2所示那样的间歇程序，其结果是，与图4所示的以往的超声波清洗装置相比，能够大幅降低清洗液的使用量。
附图标记说明：
11…超声波振子
11a…接触面
12…储液部
12a…流入口
12b…流出口
13…清洗液
14…流量控制机构
15…供给管
16…清洗液供给机构
17…超声波传播管
18…工作台
19…放出口
20…被清洗物
21…喷嘴
22…储液部
22a…流入口
22b…流出口
25…供给管
27…超声波传播管
111…超声波振子
111a…接触面
112…储液部
113…清洗液
114…流量控制机构
115…供给管
116…清洗液供给机构

Claims (11)

1.一种超声波清洗装置，其特征在于，
所述超声波清洗装置具备：
超声波振子；
储液部，其设为与所述超声波振子接触；
流入口，其使清洗液向所述储液部内流入；以及
流出口，其使所述清洗液向所述储液部外流出，
所述超声波振子与所述清洗液接触的接触面配置为均低于所述流入口以及所述流出口。
2.根据权利要求1所述的超声波清洗装置，其特征在于，
所述超声波清洗装置具备：
清洗液供给机构，其通过所述流入口向所述储液部供给所述清洗液；以及
超声波传播管，在所述储液部通过所述超声波振子施加超声波振动后的所述清洗液通过所述流出口流向该超声波传播管，
利用从所述超声波传播管放出的所述清洗液对被清洗物进行清洗。
3.根据权利要求2所述的超声波清洗装置，其特征在于，
所述储液部配置在所述接触面上，
所述超声波传播管具有向下方弯曲的形状。
4.根据权利要求2所述的超声波清洗装置，其特征在于，
所述储液部配置在所述接触面下，
所述储液部包括所述超声波传播管的一部分，
所述超声波传播管具有向下方弯曲的形状。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，
所述清洗液供给机构具有控制向所述储液部供给的所述清洗液的流量的流量控制机构。
6.根据权利要求5所述的超声波清洗装置，其特征在于，
所述超声波振子具有如下功能：在所述流量控制机构使清洗液从所述流入口向所述储液部内流入而形成所述接触面被所述清洗液覆盖的状态，进而停止来自所述流入口的所述清洗液的流入之后，在再次开始从所述流入口朝向所述储液部内流入清洗液的同时或者再次开始所述清洗液的流入之前，开始进行超声波振荡。
7.根据权利要求6所述的超声波清洗装置，其特征在于，
所述超声波振子具有如下功能：在所述流量控制机构使因开始进行基于该超声波振子的超声波振荡而被施加超声波振动的所述储液部内的清洗液从所述流出口向所述储液部外流出之后，在停止从所述流入口朝向所述储液部内流入清洗液的同时或者停止所述清洗液的流入之后，停止进行超声波振荡。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的超声波清洗装置，其特征在于，
所述储液部具有如下功能：在通过使清洗液从所述流入口向所述储液部内流入而形成所述接触面被所述清洗液覆盖的状态之后，即便停止来自所述流入口的所述清洗液的流入或者减少所述清洗液的流入量，也维持所述接触面被所述清洗液覆盖的状态。
9.一种超声波清洗方法，其特征在于，
准备超声波清洗装置，该超声波清洗装置构成为具有设为与超声波振子接触的储液部，所述超声波振子与所述储液部内的清洗液接触的接触面配置为均低于所述储液部的流入口以及流出口，
在通过使清洗液从所述流入口向所述储液部内流入而形成所述接触面被所述清洗液覆盖的状态之后，即便停止来自所述流入口的所述清洗液的流入或者减少所述清洗液的流入量，也维持所述接触面被所述清洗液覆盖的状态。
10.一种超声波清洗方法，其特征在于，
准备超声波清洗装置，该超声波清洗装置构成为具有设为与超声波振子接触的储液部，所述超声波振子与所述储液部内的清洗液接触的接触面配置为均低于所述储液部的流入口以及流出口，
在通过使清洗液从所述流入口向所述储液部内流入而形成所述接触面被所述清洗液覆盖的状态之后，停止来自所述流入口的所述清洗液的流入，
在再次开始从所述流入口朝向所述储液部内流入清洗液的同时或者再次开始所述清洗液的流入之前，通过开始进行基于所述超声波振子的超声波振荡而向所述储液部内的所述清洗液施加超声波振动。
11.根据权利要求10所述的超声波清洗方法，其特征在于，
在开始进行基于所述超声波振子的超声波振荡之后，使被施加所述超声波振动后的所述清洗液从所述流出口向所述储液部外流出，
在停止从所述流入口朝向所述储液部内流入清洗液的同时或者停止所述清洗液的流入之后，停止进行基于所述超声波振子的超声波振荡。
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