JP2003103201A - 気液混合ノズル及び気液混合流体供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小な外力等により極めて影響の受け易い超
微細な電子部品等が洗浄対象である場合でも、製品の性
能劣化を起こすことなく、短時間に効率よく洗浄するこ
とを可能とする。 【解決手段】 液体流入口２から液体が、気体流入口３
から気体がそれぞれノズル筐体１の内部に導入され、液
体及び気体がそれぞれ流体供給板６に到達し、液体は液
体供給孔６ａを通り、気体を気体供給孔６ｂを通ってそ
れぞれ整流板４の上面に面内でほぼ均一となるように供
給される。そして、整流板４内で液体と気体が混合さ
れ、当該整流板４から気液混合流体が当該整流板４の面
内全域にわたって均一に噴霧し、ある面積の被洗浄部に
高圧をかけることなく緩やかに気液混合流体を均一に照
射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば洗浄装置に
適用される気液混合洗浄ノズルに係わり、より詳細には
被洗浄物に気体と液体を混合した霧状の気液混合流体を
均一に照射する気液混合洗浄ノズル及び気液混合洗浄方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】気体と液体を混合して気液混合流体とし
て供給する洗浄ノズルの噴霧方式には、一流体方式と二
流体方式がある。従来の気液混合洗浄ノズルは、照射面
積が限られており、特に大面積の被洗浄物を洗浄する場
合、短時間で効率よく洗浄することができない。この問
題に対処するため、被洗浄物を回転させ被洗浄物を洗浄
する枚葉式洗浄装置やいくつかのスポット形状の気液混
合洗浄ノズルを組み合わせた洗浄装置が開発されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように改善した洗浄装置を用いて超微細な電子部品のよ
うな被洗浄物を洗浄した場合、その照射圧力により超微
細な電子部品を破壊してしまい、製品の歩留まりに深刻
な影響を与えるという問題がある。

【０００４】そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされ
たものであり、ある面積の被照射部に気体と液体が混合
した気液混合流体を均一照射し、微小な外力等により極
めて影響の受け易い超微細な電子部品等が照射対象であ
る場合でも、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間
に効率よく照射することを可能とする気液混合ノズル及
び気液混合流体供給方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

【０００６】本発明の気液混合ノズルは、気体と液体を
それぞれ整流板面内で均一となるように供給する流体供
給手段と、面内で均一に混合された気体と液体を気液混
合流体として面状に噴霧する噴霧手段とを含み、前記噴
霧手段は連通気孔を有する多孔質材料からなり、表面の
厚み方向に複数の微細な非貫通孔が加工形成されてお
り、前記気液混合流体を前記噴霧手段から当該噴霧手段
の面内全域にわたって均一に噴霧し、ある面積の被照射
部を均一に照射することを特徴とする。

【０００７】本発明の気液混合ノズルの一態様では、前
記多孔質材料の有する孔の径に比して、前記非貫通孔の
径が大きい。

【０００８】本発明の気液混合ノズルの一態様では、前
記噴霧手段はセラミックス材料又はカーボンからなる。

【０００９】本発明の気液混合ノズルの一態様では、前
記流体供給手段は、表面に複数の供給孔が形成されてな
る流体供給板を有しており、前記流体供給板の前記供給
孔から前記噴霧手段の上面に面内領域で略均一となるよ
うに気体及び液体をそれぞれ供給する。

【００１０】本発明の気液混合流体供給方法は、連通気
孔を有する多孔質材料からなり、表面の厚み方向に複数
の微細な非貫通孔が加工形成されてなる面状の噴霧手段
を用い、気体と液体をそれぞれ整流板面内で均一となる
ように前記噴霧手段に供給した後、前記噴霧手段から面
内で均一に混合された気体と液体を気液混合流体として
面状にその全域にわたって均一に噴霧し、ある面積の被
照射部を均一に照射することを特徴とする。

【００１１】本発明の気液混合流体供給方法の一態様で
は、前記多孔質材料の有する孔の径に比して、前記非貫
通孔の径が大きい。

【００１２】本発明の気液混合流体供給方法の一態様で
は、前記噴霧手段はセラミックス材料又はカーボンから
なる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な実
施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１４】図１は、本実施形態の気液混合洗浄ノズル
の概略構成を示す断面図である。この気液混合洗浄ノズ
ルは、ノズル筐体１を備え、このノズル筐体１には液体
流入口２及び気体流入口３を有する流体供給手段５と、
面状（ここでは矩形状）の噴霧手段である整流板４と、
整流板４と流体供給配管５との間に設けられてなる流体
供給板６とを有して構成されている。

【００１５】ノズル筐体１は、所定温度に耐え得るもの
であれば特に制限はないが、熱伝導性及び清浄度を考慮
すると表面処理が施された金属筐体が好ましい。

【００１６】整流板４は、液体を浸すことができ、気体
と液体を混合した霧状の気液混合流体を７５℃〜１００
℃に制御できる熱伝導度の高い材料、ここでは多孔質セ
ラミックス材料で構成されており、表面の厚み方向に複
数の微細な非貫通孔４ａが加工形成されている。非貫通
孔４ａは、セラミックス材料の有する孔の径に比して大
きな径を有し、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が好適であ
る。整流板４に浸す液体は、整流板４の材質を破壊しな
いものであれば特に制限はなく、水、有機および無機の
薬品、水と前記記載の薬品の混合物のいずれであっても
よい。なお、この整流板４は、液体を浸すことができ、
所定温度に加熱できるものであれば特に制限はない。

【００１７】流体供給板６は、表面に複数の液体供給孔
６ａ及び気体供給孔６ｂが形成されており、各液体供給
孔６ａから液体を、各気体供給孔６ｂから気体を整流板
４の上面に面内でほぼ均一となるようにそれぞれ供給す
るものである。

【００１８】気液混合洗浄で液体と混合する気体は、被
洗浄体の洗浄において７５℃〜１００℃に制御した霧状
の気液混合流体を必要とする場合、液体と混合する気体
に水蒸気を用いる。なお、水蒸気の発生方法は特に制限
はない。また、被洗浄部の洗浄において霧状の気液混合
流体の温度制御を必要としない場合、液体と混合する気
体に特に制限はない。

【００１９】本実施形態の気液混合洗浄で液体として使
用する水は、整流板４の目詰まりの要因となる濁質成分
が除去されていれば特に制限はなく、例えば活性炭、凝
集、膜処理などを用いて処理することによって得ること
ができる。但し、特に超微細な電子部品のような精密部
品を洗浄する場合、水溶液中の濁質成分以外のイオン、
金属、有機物、微粒子などの不純物を取り除いた純水お
よび純水を用いる。

【００２０】本実施形態で用いる純水の製造方法には特
に制限はなく、例えば脱イオン水、蒸留水などの一次純
水を逆浸透膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜、イオン吸着膜
などを用いて処理することによって得ることができる。

【００２１】また、本実施形態で用いる純水は２５℃に
おける比抵抗率が１８．０ＭΩ・ｃｍ以上であること、
全有機体炭素量が１０μｇ／リットル以下であること、
銅及び鉄などの金属成分がそれぞれ０．０２μｇ／リッ
トル以下であること、０．０５μｍ以上の微粒子が１０
個／リットル以下であることが好ましい。

【００２２】なお、ノズル筐体１に、整流板４の近傍に
流体噴出しノズルや流体吸込みノズル、或いはこれら双
方を設けるようにしても良い。ここで、当該流体は、前
記気液混合流体とは異なり、所定の液体又は気体とす
る。

【００２３】この気液混合洗浄ノズルでは、液体流入口
２から液体が、気体流入口３から気体がそれぞれノズル
筐体１の内部に導入され、液体及び気体がそれぞれ流体
供給板６に到達し、液体は液体供給孔６ａを通り、気体
を気体供給孔６ｂを通ってそれぞれ整流板４の上面に面
内でほぼ均一となるように供給される。そして、整流板
４内で液体と気体が混合され、当該整流板４から気液混
合流体が当該整流板４の面内全域にわたって均一に噴霧
し、ある面積の被洗浄部に高圧をかけることなく緩やか
に気液混合流体を均一に照射する。

【００２４】上述したように、整流板４には表面に複数
の微細な非貫通孔４ａが形成されており、これにより気
液混合流体の整流板４の面内全域にわたった均一な噴霧
が可能となる。以下、この均一噴霧のメカニズムについ
て、非貫通孔を有しない整流板を用いて噴霧を行う場合
（比較例）の問題点を浮き彫りにすることにより説明す
る。

【００２５】比較例として、整流板４と同様に多孔質の
セラミックス材料からなり、非貫通孔４ａを有しない整
流板２１を用意し、気液混合流体の噴霧を行ったとこ
ろ、以下のような問題が生じた。

【００２６】 整流板２１に水を含ませた後で気体を
導入すると含まれていた水分が一気に表面へ押し出さ
れ、大きな水滴として滴下する。 整流板２１の表面に水泡が発生する（図２）。 の水泡発生を含め、整流板２１の表面全体で不均
一な噴出しとなる（図２）。 噴出しの部の縁で大きな水滴が発生し、滴下する。

【００２７】多孔性セラミックス材料は、使用するセラ
ミックスの性質に加え、その形態により以下のような性
質が挙げられる。 （１）低比重・軽量 （２）断熱 （３）吸音・消音 （４）水分等物質保持 （５）比表面積の増加 （６）孔による物質の選択性 （７）物質の通過調整性能 本件で考慮すべき性質は以上のうち、性質（４）以降の
ものである。

【００２８】スプレーノズルは前述の通りであるが、セ
ラミックノズルではその微細な気孔径により液体はすで
に微粒化されており、スプレーノズルのような高速気流
が必要ないように思われる。しかしながら、セラミック
ス内の気体導入側で気体に乗った水分が性質（６）によ
りフィルターのように作用したセラミックに再付着し、
更に性質（４）により、水分を保持しようとする力が作
用すると思われるため、ミストとして噴き出させるには
ある程度の剥離力を要すると思われる。

【００２９】このことから、セラミックノズルの場合に
おいてもミストの打力が大きくならない範囲で気体流量
を大きくしないとミストが噴き出さず、ノズルとして機
能しないものと思われる。このことが結果的には現状の
問題点にある泡の噴出しに現れていると思われ、性質
（７）により気体流速が落とされることから、特に気孔
径小、嵩密度大のセラミックスを使用したときにはこの
現象が顕著に表れると思われる（図３）。

【００３０】また、問題点として挙げられる噴出しの
面内不均一についても多孔性セラミックスの性質
（４），（６），（７）を理由に次のようなことが考え
られる。面内不均一の場合（図２のＣＡＳＥ１参照）を
例に採ると、先ず気体導入の初期状態でセラミックスの
水を含んだ状態が水の導入口側に偏っていたとする。そ
こで、気体を導入すると多くの気孔が水で満たされた側
は同時に気体の通り道を塞いていることになり、面内で
気体通過量に差が生じる。このとき、気体噴出しの多い
部分に着目すると、外部に持ち出される水分もあるが、
性質（４）によりそれは多くはない。気流の少ない水の
導入側に水分は押されてゆき、最終的には偏りがさらに
促進される形となり、不均一な噴出しのままで状態は維
持される（図４）。

【００３１】このように、多孔性セラミックスを用いた
ノズルは、その材料の特性から、何らかの対策を施さな
い状態では大面積の均一噴射ノズルを実現することはで
きないと思われる。

【００３２】問題点〜に対する解決策を表１に示
す。

【００３３】

【表１】

【００３４】本発明では、問題点〜のうち、均一噴
射を実現するために特に重要な〜を解決すべく、多
孔質セラミックス材料からなる整流板４に複数の非貫通
孔４ａを加工形成し、非貫通孔４ａを気体の通過口とす
る。ここで、例えば非貫通孔４ａの替わりに貫通孔を形
成した場合、直接液体が貫通孔を通り抜け、大きなミス
トとして噴霧される場合があり、ミストが不均一となる
ため、整流板による面内の均一噴霧が達成できなくなる
おそれがある。更に、均一噴射の実現を補間すべく、表
面に複数の供給孔６ａが形成された流体供給板６を設け
た。

【００３５】これにより、整流板表面に水泡が発生する
問題については、水泡を形成する気体が非貫通孔４ａ
から外部へ抜けるために発生が防止される。また、水泡
発生を含め、面全体で噴射に偏り（不均一）が生じる問
題については、整流板４の使用に加え、流体供給板６
を用いた液体の供給方式を採用することにより、整流板
４の表面全体への均一な液体の供給効果に及び上記の水
泡発生の防止効果が重畳され、解決が図られる。更に、
噴出し部位の縁で水滴が発生して滴下する問題につい
ては、シール面周辺部を接着剤で補強するとともに、噴
出し外周部の気体流量が比較的多くなるように非貫通孔
４ａを調節して形成するようにすれば良い。

【００３６】以上説明したように、本実施形態の気液混
合洗浄ノズル（気液混合洗浄方法）によれば、複数の非
貫通孔４ａが加工形成されてなる整流板４を設けること
により、非貫通孔４ａが気体の通気口となってセラミッ
クス内で余分に留まることがないため、気液混合流体の
噴出し時における水泡の発生が防止されるとともに、セ
ラミックス内での気体が留まることに起因する面内の局
所的な滞留の発生が抑止され、これにより面内全域にお
ける均一な噴出しが実現する。

【００３７】更に、整流板４に加えて、複数の供給孔６
ａが形成された流体供給板６を設けることにより、気液
混合流体の噴霧の前段階で整流板４に気体及び液体がそ
れぞれ均一に供給されるため、面内全域における均一な
噴出しが補完されることになる。

【００３８】従って、本実施形態の気液混合洗浄ノズル
（気液混合洗浄方法）によれば、ある面積の被洗浄部に
気体と液体が混合した霧状の気液混合流体を整流板４の
表面から均一照射し、微小な外力等により極めて影響の
受け易い超微細な電子部品等が洗浄対象である場合で
も、製品の性能劣化を起こすことなく、短時間に効率よ
く洗浄することが可能となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、ある面積の被照射部に
気体と液体が混合した気液混合流体を均一照射し、微小
な外力等により極めて影響の受け易い超微細な電子部品
等が照射対象である場合でも、製品の性能劣化を起こす
ことなく、短時間に効率よく照射することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の気液混合洗浄ノズルの概略構成を
示す模式図である。

【図２】比較例の整流板に生じる問題点を説明するため
の模式図である。

【図３】比較例の整流板において予想される水泡発生の
メカニズムを説明するための模式図である。

【図４】較例の整流板において水泡発生に起因する噴出
しの面内不均一のメカニズムを説明するための模式図で
ある。

【符号の説明】

１ ノズル筐体 ２ 液体流入口 ３ 気体流入口 ４，２１ 整流板 ４ａ 非貫通孔 ５ 流体供給手段 ６ 流体供給板 ６ａ 供給孔

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 淳 東京都文京区本郷４丁目１番４号 ユーシ ーティー株式会社内 (72)発明者 天野 泰彦 東京都文京区本郷４丁目１番４号 ユーシ ーティー株式会社内 (72)発明者 白井 泰雪 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大 学大学院工学研究科電子工学科内 (72)発明者 大見 忠弘 宮城県仙台市青葉区米ヶ袋２−１−17− 301 Ｆターム(参考） 3B201 AA46 BB11 BB38 BB72 BB88 BB93 4D075 AA06 AA71 AA81 BB65X BB65Z DC21 EA05 EB01 4F033 QB02Y QB03X QB15X QC05 QD02 QD14 QD23 QE09 QE14 QE24 QE26 QJ04 QJ06 QJ08 QJ12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体と液体をそれぞれ整流板面内で均一
   となるように供給する流体供給手段と、 面内で均一に混合された気体と液体を気液混合流体とし
   て面状に噴霧する噴霧手段とを含み、 前記噴霧手段は連通気孔を有する多孔質材料からなり、
   表面の厚み方向に複数の微細な非貫通孔が加工形成され
   ており、 前記気液混合流体を前記噴霧手段から当該噴霧手段の面
   内全域にわたって均一に噴霧し、ある面積の被照射部を
   均一に照射することを特徴とする気液混合ノズル。
2. 【請求項２】 前記噴霧手段は、前記多孔質材料の有す
   る孔の径に比して、前記非貫通孔の径が大きいことを特
   徴とする請求項１に記載の気液混合ノズル。
3. 【請求項３】 前記流体供給手段は、表面に複数の供給
   孔が形成されてなる流体供給板を有しており、 前記流体供給板の前記供給孔から前記噴霧手段の上面に
   面内領域で略均一となるように前気体及び液体をそれぞ
   れ供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の気
   液混合ノズル。
4. 【請求項４】 連通気孔を有する多孔質材料からなり、
   表面の厚み方向に複数の微細な非貫通孔が加工形成され
   てなる面状の噴霧手段を用い、 気体と液体をそれぞれ整流板面内で均一となるように前
   記噴霧手段に供給した後、前記噴霧手段から面内で均一
   に混合された気体と液体を気液混合流体として面状にそ
   の全域にわたって均一に噴霧し、ある面積の被照射部を
   均一に照射することを特徴とする気液混合流体供給方
   法。
5. 【請求項５】 前記多孔質材料の有する孔の径に比し
   て、前記非貫通孔の径が大きいことを特徴とする請求項
   ４に記載の気液混合流体供給方法。