JP2007275788A - 超音波洗浄装置および超音波洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 洗浄液使用量を少なくしても、超音波出力手段の出力端と洗浄面との間には、確実に、洗浄液が存在しており、超音波洗浄が効率よく行われるようにすることである。
【解決手段】 超音波照射用ホーンの出力端に洗浄液供給口が設けられてなり、
プリント基板の基板面が超音波照射用ホーンの出力端に対向するよう配置され、そして洗浄液を出力端の洗浄液供給口から供給し、この後、超音波を作用させて超音波洗浄を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばプリント基板などの洗浄技術に関する。

電子部品が搭載されたプリント基板は、回路創設時の孔開けや溝切り等の機械的工作により発生した切屑や、レーザ処理によって発生した焼付き等の残存物、その他にも半田付け時の半田滓などを除去する為、洗浄が行われている。そして、この洗浄に際しては、所謂、超音波洗浄の技術が採用されており、これまでにも、数多くの提案がなされている。

例えば、特許第２８７９５０５号明細書では、高さの半分程度に洗浄液を入れる洗浄槽と、前記洗浄液に半分ほど浸漬された状態でスクリーン版を保持しかつそのスクリーン版を回転させるスクリーン版回転機構と、貯液タンクから洗浄液を汲み出すポンプと、その汲み出された洗浄液をすすぎシャワーとして前記スクリーン版に噴射するシャワーノズルと、前記洗浄槽内の洗浄液に超音波エネルギーを照射する手段と、前記洗浄槽から洗浄液は排出して貯液タンクに還流する手段と、前記洗浄槽内に温風を供給する手段とを備え、洗浄槽内でスクリーン版を洗浄液にほぼ半分浸漬した状態で超音波エネルギーを照射するとともにスクリーン版を低速回転させる洗浄工程と、超音波エネルギーの照射とスクリーン版の回転とを停止し洗浄槽内の洗浄液を貯液タンクに還流する脱液工程と、スクリーン版を低速回転しながらシャワーノズルより洗浄液をスクリーン版に噴射するすすぎ工程と、スクリーン版を高速回転させて遠心脱液を行うとともに温風をスクリーン版に吹き付けてスクリーン版上の洗浄液を気化させる乾燥工程とを含むことを特徴とするスクリーン版洗浄装置が提案されている。

又、特許第３０７４０９４号明細書では、一対の挟持片を相互に第１方向に近接／離反変位して挟持片間でワークを挟持する第１支持手段と、第１支持手段が取付けられ、かつ一対の支持片によって第１方向に垂直な第２方向に相互に近接／離反変位して前記ワークを支持し、第１支持手段とは個別に操作可能である第２支持手段と、第１および第２支持手段を第１および第２方向を含む仮想一平面に垂直な回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、前記ワークに洗浄液を噴射する噴射ノズルを有し、この噴射ノズルから噴射された洗浄液によって前記ワークを洗浄する洗浄手段とを含み、各挟持片によって挟持され、かつ各支持片によって支持された前記ワークの重心は、前記回転軸線上に配置されることを特徴とする洗浄乾燥装置が提案されている。

又、特許第３０８５０９７号明細書では、上部にスクリーンマスクを収納する収納部を、下部に汚れたスクリーンマスクを洗浄する洗浄部を備えた昇降体と、前記昇降体を昇降させる昇降手段と、前記昇降体の前方に配設され、前記スクリーンマスクを前記収納部又は洗浄部の外へ取り出して、この収納部と洗浄部の間で受渡しする受け渡し手段を備え、前記洗浄部はスクリーンマスクに洗浄液を吹き付ける吹付手段を備え、前記昇降体の下方に前記洗浄液を受ける容器を配設したことを特徴とするスクリーンマスクの洗浄装置が提案されている。

又、特許第３７０７０２３号明細書では、傾斜して設置し裏面に超音波振動子を結合した超音波振動板と、洗浄すべき対象物の裏面と前記超音波振動板表面との間隔を周期的に変動させるための載置駆動手段と、前記対象物の表面、前記対象物の裏面と前記超音波振動板との間のいずれか一方または両方に洗浄液を散布する洗浄液散布手段と、前記超音波振動子に超音波電流を印加する超音波発振手段とを備え、前記超音波発振手段から超音波電流を前記超音波振動子に印加しつつ前記洗浄液散布手段により前記対象物の表面、前記対象物の裏面と前記超音波振動板との間のいずれか一方または両方に洗浄液を散布流下させ、前記載置駆動手段により前記対象物の裏面と前記超音波振動板との間隔をその上方において周期的に変えながら前記対象物を超音波洗浄することを特徴とする超音波洗浄装置が提案されている。

又、特開平８−１９２０号公報では、基板上に位置決めしてメタルマスクを保持する保持部と、前記メタルマスクに形成したパターンに従って前記基板上に印刷するスキージユニットとを有する印刷部と、上部洗浄用ローラと、該上部洗浄用ローラに溶剤を供給する溶剤供給パイプと、該上部洗浄用ローラの表面に付着した残滓を剥離する剥離部材と、該剥離部材によって剥離された残滓と使用済みの溶剤とを排出する排出パイプと、前記メタルマスクに前記溶剤を介して超音波振動を加える超音波振動子とを有する上部洗浄ユニットと、下部洗浄用ローラと、該下部洗浄用ローラを溶剤に浸漬するように溶剤を保持する溶剤容器と、前記下部洗浄用ローラの表面に付着した残滓を剥離する剥離部材とを有する下部洗浄ユニットと、前記上部洗浄ユニットと前記下部洗浄ユニットとを上下方向に移動して、前記印刷部に於ける印刷終了後の前記メタルマスクに、前記上部洗浄用ローラ及び超音波振動子と前記下部洗浄用ローラとを接触させ、且つ前記上部洗浄ユニットと前記下部洗浄ユニットとを前記メタルマスクに対して相対的に移動させる駆動部とを備えたことを特徴とする印刷部を有するメタルマスクの洗浄装置が提案されている。
特許第２８７９５０５号明細書 特許第３０７４０９４号明細書 特許第３０８５０９７号明細書 特許第３７０７０２３号明細書 特開平８−１９２０号公報

さて、上記特許文献の如きの従来技術にあっては、超音波洗浄は、洗浄槽内に貯留されている洗浄液中にプリント基板を浸漬し、この洗浄液中に浸漬されたプリント基板に対して超音波振動（キャビテーション）を作用させることによって行われるものであったり、或いは洗浄液吹付ノズルでプリント基板の基板面に洗浄液を吹付け、そして吹付ノズルに隣接して設けられた超音波振動子によって超音波振動を作用せしめることによって行われるものである。

ところで、洗浄槽内に洗浄液を入れて行う方式の超音波洗浄では、洗浄液を大量に要する。特に、洗浄が不要な箇所をも洗浄液中に浸漬することから、洗浄液が大量に必要である。このことは、それだけで、コストが高く付く。かつ、洗浄液の温度によっても洗浄効率が影響を受けることから、液管理が必要であり、洗浄液が大量になると、液管理コストも高く付く。更には、プリント基板の全面が洗浄液によって濡れていることは、その後の処理が面倒である。例えば、乾燥コストが高く付く。特に、環境汚染に対する規制が高まった今日、揮発性が高い溶剤を用いることは困難になっており、今後の乾燥コストは高くなるであろうことから、かつ、時間も掛かるであろうことから、洗浄槽内にプリント基板を浸漬する方式の超音波洗浄は大きな欠点が有ると謂わざるを得ない。

これに対して、プリント基板表面に洗浄液を吹付ノズルで吹付けた後、この吹付けられた洗浄液を前記吹付ノズルに隣接して設けられた超音波振動子の箇所に移動させて行う方式の超音波洗浄は、前者の方式の超音波洗浄に比べたならば、洗浄液の使用量を低減できる。しかしながら、この方式の超音波洗浄にあっても、かなりの不要箇所に洗浄液が吹付けられており、従って洗浄液の低減にも限界が有る。特に、洗浄液の使用量を少なくする為、洗浄液吹付量を少なく（洗浄液の付着高さ（厚さ）を小さく）しようとすると、超音波振動子とプリント基板表面との間に洗浄液が存在しなくなる場合が起きる。すなわち、洗浄液吹付量を少なくする為には、超音波振動子とプリント基板表面との間の間隔が小さくなければならず、即ち、付着量が少ない洗浄液に超音波振動子が触れるようにする為には、超音波振動子とプリント基板表面との間の間隔を小さくしなければならない。しかしながら、超音波振動子をプリント基板表面に接近させ過ぎると、吹付ノズルの横に隣接して設けられた超音波振動子の位置に吹付けられた洗浄液が移動して来た場合、超音波振動子の端部が付着している洗浄液を拭き取るようになり、その結果洗浄液なしで超音波を作用せしめることになってしまうことから、洗浄液吹付量を余り少なくすることは出来ない。更には、洗浄が不要な箇所にも洗浄液が付着している割合が大きく、乾燥コストがそれだけ高く付く。かつ、乾燥時間も多く掛かる。

従って、本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点を解決することである。特に、超音波洗浄に際して使用される洗浄液の使用量を少なくすることである。かつ、洗浄液使用量を少なくしても超音波洗浄が確実に行われるようにすることである。すなわち、洗浄液使用量を少なくしても、超音波出力手段の出力端と洗浄面との間には、確実に、洗浄液が存在しており、超音波洗浄が効率よく行われるようにすることである。そして、洗浄液使用量を少なく出来て乾燥コストを低廉に出来るようにすることである。

前記の課題は、超音波洗浄装置において、
超音波出力手段の出力端に洗浄液供給口が設けられてなる
ことを特徴とする超音波洗浄装置によって解決される。

特に、超音波洗浄装置において、
超音波照射用ホーンの出力端に洗浄液供給口が設けられてなる
ことを特徴とする超音波洗浄装置によって解決される。

更には、上記の超音波洗浄装置であって、出力端に洗浄液吸引排出口が設けられてなることを特徴とする超音波洗浄装置によって解決される。

又、前記の課題は、超音波洗浄方法において、
被洗浄物の洗浄面が超音波出力手段の出力端に対向するよう配置される配置ステップと、
超音波出力手段の出力端から洗浄液を被洗浄物の洗浄面に向けて供給する洗浄液供給ステップと、
前記洗浄液供給ステップの後、超音波出力手段を作動させて超音波洗浄を行う洗浄ステップ
とを具備することを特徴とする超音波洗浄方法によって解決される。

特に、超音波洗浄方法において、
超音波出力手段の出力端と被洗浄物の洗浄面との間隔が２〜７ｍｍで、かつ、被洗浄物の洗浄面が超音波出力手段の出力端に対向するよう配置される配置ステップと、
超音波出力手段の出力端から洗浄液を被洗浄物の洗浄面に向けて供給する洗浄液供給ステップと、
前記洗浄液供給ステップの後、超音波出力手段を作動させて超音波洗浄を行う洗浄ステップ
とを具備することを特徴とする超音波洗浄方法によって解決される。

本発明にあっては、超音波出力手段の出力端に洗浄液供給口が設けられてなるから、或いは超音波出力手段の出力端から洗浄液を被洗浄物の洗浄面に向けて供給するようにしたから、被洗浄物が超音波出力手段の出力端に対向配置された後から（または同時に）洗浄液を被洗浄物に供給でき、従って被洗浄物の洗浄面と超音波出力手段の出力端との間の寸法が小さくても、洗浄液を確実に供給できる。すなわち、超音波洗浄に必要な洗浄液を洗浄部に確実に供給でき、かつ、洗浄液の使用量を確実に低減できる。

さて、洗浄液の使用量を低減できることは、洗浄液コストを低減できるだけでは無く、洗浄後の乾燥コストの低減や乾燥時間の短縮が得られることになる。

そして、洗浄液の使用量を減らすことが出来ても、超音波洗浄が上手く出来なかったならば、それは全く意味が無いのであるが、本発明によれば、洗浄液が洗浄面と超音波出力手段の出力端との間に確実に供給されているので、超音波洗浄が確実、かつ、上手く行われ、この点においても問題が解決されている。

又、部分的洗浄が可能になる。従って、超音波振動によるダメージが予想される箇所に対しては超音波洗浄をしないようにすることも出来る。そして、必要箇所のみの超音波洗浄が出来ることは、出力の小さな超音波装置の使用が可能になり、装置全体の低廉化が可能になる。

又、常に新しい洗浄液（或いは、使用済み洗浄液を濾過洗浄した洗浄液）を供給しての超音波洗浄が可能であるから、洗浄効果にも優れている。

更には、洗浄液供給口を超音波出力手段の出力端に設けたことから、装置全体が簡略化され、装置の設計の自由度が高まる。特に、被洗浄物を、洗浄前位置と洗浄位置と洗浄後位置との間で搬送しなければならないが、そのような場合に洗浄液供給口が超音波出力手段の出力端に組み込まれていることは装置全体における制約が少なくなり、装置が組込み易いものとなる。

尚、出力端に洗浄液吸引排出口をも設けておくと、超音波洗浄直後に、洗浄液を吸引排出口から吸引・排出でき、洗浄面の乾燥を効率良く図ることが出来る。特に、小さな孔・穴・溝に洗浄液が嵌っている場合、このような洗浄液の自然乾燥には時間が掛かるものの、出力端に設けられた洗浄液吸引排出口から、超音波洗浄直後に、洗浄液を吸引・排出するようにすれば、洗浄液の乾燥効率が高いものとなる。かつ、洗浄物を次工程に搬送する場合に、洗浄液が垂れ落ちる問題も解決される。

本発明の超音波洗浄装置は、超音波出力手段の出力端に洗浄液供給口が設けられたものである。特に、超音波照射用ホーンの出力端に洗浄液供給口が設けられたものである。更に詳しく述べると、ホーン出力端に洗浄液供給口が存するように洗浄液供給孔を設けたものである。そして、好ましくは出力端に洗浄液吸引排出口が設けられたものである。勿論、洗浄液供給口と洗浄液吸引排出口とは、別々に設けるのでは無く、一つで兼用させることも出来る。すなわち、洗浄液供給孔と洗浄液吸引排出孔とを一つで兼用し、途中から切替機構を介して最終的には洗浄液供給部と洗浄液回収部とに繋がるようにしていても良い。

本発明の超音波洗浄方法は、被洗浄物の洗浄面が超音波出力手段の出力端に対向するよう配置される配置ステップを具備する。又、超音波出力手段の出力端から洗浄液を被洗浄物の洗浄面に向けて供給する洗浄液供給ステップを具備する。更には、洗浄液供給ステップの後、超音波出力手段を作動させて超音波洗浄を行う洗浄ステップを具備する。配置ステップでは、超音波出力手段の出力端と被洗浄物の洗浄面との間隔が、特に、２〜７ｍｍであるよう配置される。

以下、更に詳しく説明する。
図１は本発明の超音波洗浄装置の概略図である。

同図中、１は超音波出力装置における振動子、２は振動子１に接続されている長さが適用超音波の（１／２）波長の整数倍、例えば（１／２）波長の超音波照射用のホーンである。そして、ホーン２の出力端面（先端面）２ａが水平方向に在るようホーン２は配置されている。

３はホーン２に形成された洗浄液供給孔（経路）であり、洗浄液供給孔３の先端口（洗浄液供給口）３ａはホーン２の出力端面（先端面）２ａに在るよう形成されている。すなわち、ホーン２先端の出力端面２ａに形成された洗浄液供給口３ａから洗浄液が吐出されるように構成されている。尚、ホーン２に形成された洗浄液供給孔３の他方（後端口）は図示しない洗浄液タンクに接続されており、そして途中の経路には洗浄液の温度を適温に制御する温度制御ユニット４が設けられている。従って、洗浄液供給口３ａから吐出される洗浄液は、温度制御ユニット４を通過する時に、超音波洗浄に最適な温度に管理されている。

５はプリント基板である。すなわち、プリント基板５の基板面（洗浄面）５ａがホーン２の出力端面（先端面）２ａに平行となるよう配置される。すなわち、プリント基板５が所定位置から水平方向に搬送されて来た後、プリント基板５の基板面（洗浄面）５ａとホーン２の出力端面（先端面）２ａとの間の距離が２〜７ｍｍであるようにプリント基板５はセットされる。勿論、この時、両者間の距離を調整する為、プリント基板５は上下方向に調整移動されることもある。

さて、プリント基板５の基板面５ａとホーン２の出力端面２ａとの間の距離が、例えば５ｍｍであるように、かつ、プリント基板５の基板面５ａがホーン２の出力端面２ａに平行となるよう配置されると、そのことが検出されて洗浄液供給機構が作動する。すなわち、適温に管理された洗浄液が洗浄液供給口３ａからプリント基板５の基板面に向けて吐出され、ホーン２の出力端面２ａとプリント基板５の基板面５ａとの間の空隙が洗浄液Ｗで充満されるようになる。

そして、両者間の空隙が洗浄液Ｗで満たされた後、超音波装置が作動し、ホーン２から超音波エネルギーが出力され、超音波洗浄が行われる。

超音波洗浄が終了した後、プリント基板５上の洗浄液Ｗは回収される。尚、この回収洗浄液は濾過されて再使用に供される。そして、プリント基板５は所定の搬送機構が作動して次工程に搬送される。

上記のように構成させた本発明にあっては、ホーン２の出力端面２ａから対向するプリント基板５に対して洗浄液が吐出されて超音波洗浄が行われるようになっているから、ホーン２とプリント基板５との間の隙間に必ず洗浄液が満たされており、洗浄液なしで洗浄が行われると言った欠陥は起きず、超音波洗浄が確実・良好になされる。しかも、洗浄液は少量であるから、超音波装置の出力が小さくても、超音波洗浄は効率良く行われる。

そして、洗浄液は必要な箇所に、少量、供給されるものであるから、洗浄液の無駄が少ない。このことは、不必要な箇所まで広範囲に亘って洗浄液でプリント基板を濡らすことが少ないことを意味しており、洗浄後の後処理が簡単なものとなる。

更には、洗浄槽内にプリント基板を搬送すると言ったもので無いことから、プリント基板の搬送も容易である。

本発明の超音波洗浄装置の概略図

符号の説明

１ 振動子
２ 超音波照射用ホーン
２ａ ホーン出力端面（先端面）
３ 洗浄液供給孔（経路）
３ａ 洗浄液供給孔先端口（洗浄液供給口）
５ プリント基板
５ａ 基板面（洗浄面）

代 理 人 宇 高 克 己

Claims (5)

1. 超音波洗浄装置において、
   超音波出力手段の出力端に洗浄液供給口が設けられてなる
   ことを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 超音波照射用ホーンの出力端に洗浄液供給口が設けられてなることを特徴とする請求項１の超音波洗浄装置。
3. 出力端に洗浄液吸引排出口が設けられてなることを特徴とする請求項１又は請求項２の超音波洗浄装置。
4. 超音波洗浄方法において、
   被洗浄物の洗浄面が超音波出力手段の出力端に対向するよう配置される配置ステップと、
   超音波出力手段の出力端から洗浄液を被洗浄物の洗浄面に向けて供給する洗浄液供給ステップと、
   前記洗浄液供給ステップの後、超音波出力手段を作動させて超音波洗浄を行う洗浄ステップ
   とを具備することを特徴とする超音波洗浄方法。
5. 配置ステップでは、超音波出力手段の出力端と被洗浄物の洗浄面との間隔が２〜７ｍｍであるよう配置されることを特徴とする請求項４の超音波洗浄方法。
   

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