JP2015032656A - Substrate levitation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波振動により基板を浮上させる基板浮上装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate levitating apparatus that levitates a substrate by ultrasonic vibration.
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、基板上にレジスト液が塗布されたもの(塗布基板と称す)が使用されている。この塗布基板は、塗布装置により基板上にレジスト液が均一に塗布されることによって塗布膜が形成され、その後、熱処理装置により塗布膜を乾燥させることにより生産される。 A flat panel display such as a liquid crystal display or a plasma display uses a substrate coated with a resist solution (referred to as a coated substrate). The coated substrate is produced by forming a coating film by uniformly applying a resist solution on the substrate by a coating apparatus, and then drying the coating film by a heat treatment apparatus.
この熱処理装置の一種として、たとえば特許文献1および図5で示すような浮上搬送熱処理装置がある。図5に示すように、浮上搬送熱処理装置90は振動板部92および超音波発生部93からなる基板浮上装置91と振動板部92を加熱する加熱装置94とを有し、加熱装置94によって加熱された基板浮上装置91が基板Wを超音波振動浮上させることによって、基板Wを非接触で加熱することが可能である。
As one type of this heat treatment apparatus, for example, there is a floating conveyance heat treatment apparatus as shown in
この基板浮上装置91を浮上搬送熱処理装置90の架台に設置するにあたり、従来は、図6(a)に示すように振動板部92が超音波振動する際の振動の節にあたる箇所を上記架台に連結されたピンやブラケットなどの支持部材95で支持および固定する手法が用いられていた。振動の節では振動板部92の変位は生じないため、そこで振動板部92を支持することにより、支持部材95が振動板部92の振動を妨げることは無く、振動板部92は基板Wを安定して浮上させることができる。
In installing the substrate levitation apparatus 91 on the gantry of the levitation conveyance heat treatment apparatus 90, conventionally, as shown in FIG. 6A, the location corresponding to the vibration node when the
しかし、上記の基板浮上装置91を有する浮上搬送熱処理装置90では、基板の浮上が不安定になるという問題があった。具体的には、加熱装置94によって加熱される振動板部92は、温度変化など周囲環境のわずかな変化によって共振周波数が変化し、それに伴って振動の節の位置が変化していた。そのため、ある状態では図6(a)に示すように支持部材95が振動の節の位置で振動板部92を支持していたとしても、わずかな周囲環境の変化で図6(b)に示すように支持位置は振動の節の位置でなくなり、振動板部92の振動を妨げて基板の浮上が不安定になるおそれがあった。さらに、支持部材95が振動の節以外の位置で振動板部92を支持していた場合、支持部材95に振動板部92の全荷重がかかった状態で振動板部92と支持部材95との間で連続的に叩き合いが生じるため、振動板部92および支持部材95が早く摩耗するといった問題があった。
However, the levitation transfer heat treatment apparatus 90 having the substrate levitation apparatus 91 has a problem that the levitation of the substrate becomes unstable. Specifically, the
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、基板を安定して浮上させることができる基板浮上装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a substrate floating apparatus that can stably float a substrate.
上記課題を解決するために本発明の基板浮上装置は、基板を超音波振動浮上させる振動板部と、前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、弾性を有する板状体であり、前記振動板部の下面に接して前記振動板部を支持する振動板支持部と、を有することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a substrate levitation apparatus according to the present invention includes a vibration plate portion that oscillates a substrate ultrasonically, an ultrasonic wave generation portion that applies ultrasonic vibration to the vibration plate portion, and an elastic plate-like body. And having a diaphragm support part that contacts the lower surface of the diaphragm part and supports the diaphragm part.
上記基板浮上装置によれば、弾性を有する板状体であり、振動板部の下面に接して支持する振動板支持部を有することにより、振動板部の振動の節の位置がどのように変化しても振動板支持部が振動板部の振動の節の位置で振動板部を支持できるため、基板を安定して浮上させることができる。具体的には、振動板支持部が弾性を有するため、振動板部の振動をある程度いなすことができ、振動板部の振動を妨げることを防ぐことができる。また、板状体の振動板支持部で振動板を支持することにより、振動板部の振動の節の位置で振動板支持部が振動板部の荷重を分散させて受ける状態を常に維持することができるため、振動板部の振動の腹の位置で振動板支持部に振動板部の全荷重がかかることを防ぐことができ、そのため、振動板支持部は圧縮されすぎて硬くなることなく、振動板部の振動を十分にいなすことが可能である。 According to the substrate levitation device, the position of the vibration node of the vibration plate portion is changed by having a vibration plate support portion that is in contact with the lower surface of the vibration plate portion and is supported by an elastic plate-like body. Even in such a case, since the diaphragm support portion can support the diaphragm portion at the position of the vibration node of the diaphragm portion, the substrate can be stably levitated. Specifically, since the diaphragm support portion has elasticity, the diaphragm portion can be vibrated to some extent, and the vibration of the diaphragm portion can be prevented from being hindered. In addition, by supporting the diaphragm with the diaphragm support part of the plate-like body, the diaphragm support part always maintains the state in which the vibration of the diaphragm part is received at the position of the vibration node of the diaphragm part. Therefore, it is possible to prevent the diaphragm support portion from being subjected to the full load of the diaphragm portion at the position of the vibration antinode of the diaphragm portion, so that the diaphragm support portion is not compressed and hardened, It is possible to sufficiently vibrate the vibration part.
また、前記振動板支持部は前記振動板部の下面の略全面に接すると良い。 The diaphragm support portion may be in contact with substantially the entire lower surface of the diaphragm portion.
こうすることにより、振動板部の荷重を十分に分散させて支持することができるため、振動板支持部が圧縮されすぎて硬くなることなく、振動板部の振動を十分にいなすことが可能である。また、振動板支持部の下方から振動板支持部を介して振動板部を加熱する際、伝熱にむらを生じさせずに振動板部を全面均一に加熱することができる。 By doing so, the load of the diaphragm can be sufficiently dispersed and supported, so that the vibration of the diaphragm can be sufficiently controlled without the diaphragm support being compressed and becoming hard. is there. Further, when the diaphragm part is heated from below the diaphragm support part via the diaphragm support part, the diaphragm part can be uniformly heated without causing unevenness in heat transfer.
また、前記振動板支持部は、ゴムシートであると良い。 Moreover, the said diaphragm support part is good in it being a rubber sheet.
こうすることにより、弾性を有する振動板支持部を安価に構成することができる。 By doing so, the elastic diaphragm support portion can be configured at low cost.
また、前記振動板支持部の硬さは、ショアA60〜80であると良い。 Moreover, the hardness of the said diaphragm support part is good in it being Shore A60-80.
こうすることにより、振動板部の振動をいなしながら振動板部をしっかりと支持することが可能である。 By doing so, it is possible to firmly support the diaphragm part while applying vibration of the diaphragm part.
また、前記振動板支持部の下面に、前記振動板部の温度を制御する温度制御部が接していても良い。 Further, a temperature control unit that controls the temperature of the diaphragm part may be in contact with the lower surface of the diaphragm support part.
こうすることにより、温度制御部と振動板部とは振動板支持部を通して伝熱するため、温度制御部と振動板部との間に空間が設けられて輻射もしくは対流により振動板部への伝熱が行われる場合に比べて熱伝導の効率を向上させることができる。 In this way, since the temperature control unit and the diaphragm unit conduct heat through the diaphragm support unit, a space is provided between the temperature control unit and the diaphragm unit, and transmission to the diaphragm unit is performed by radiation or convection. The efficiency of heat conduction can be improved compared to the case where heat is generated.
本発明の基板浮上装置によれば、基板を安定して浮上させることができる。 According to the substrate levitating apparatus of the present invention, the substrate can be stably levitated.
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。 Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2は、本発明の一実施形態における基板浮上装置の斜視図および側面図である。基板浮上装置1は、振動板部2、超音波発生部3、振動板支持部4、温度制御部5、および搬送部6を備えており、振動板支持部4に支持されている振動板部2は超音波発生部3により超音波振動し、その振動による放射圧によって振動板部2上の基板Wを浮上させる。また、振動板部2は振動板支持部4を介して温度制御部5により加熱(もしくは冷却)される。これらにより、基板Wは、振動板部2によって浮上、加熱(もしくは冷却)されながら、搬送部6によって振動板部2上を搬送される。
1 and 2 are a perspective view and a side view of a substrate floating apparatus according to an embodiment of the present invention. The
なお、以下の説明では、基板Wが搬送される方向をY軸方向、Y軸方向と水平面上で直交する方向をX軸方向、X軸およびY軸方向の双方に直交する方向をZ軸方向として説明を進めることとする。 In the following description, the direction in which the substrate W is transported is the Y-axis direction, the direction orthogonal to the Y-axis direction on the horizontal plane is the X-axis direction, and the direction orthogonal to both the X-axis and Y-axis directions is the Z-axis direction. The explanation will proceed as follows.
振動板部2は、複数の振動板11を有している。振動板11は、本実施形態ではアルミ製(アルミ合金製)で矩形板状の形状を有した金属板であり、それらが基板搬送方向(Y軸方向)に連続的に配列されることにより、振動板部2が形成されている。
The
この振動板部2は、上記の通り振動板支持部4を介して温度制御部5によって加熱されているため、振動板部2上で浮上させている基板Wを輻射加熱により加熱することができる。
Since the
ここで、振動板部2のX軸方向の寸法およびY軸方向の寸法は、振動板11に基板Wが載置されたときの基板WのX軸方向およびY軸方向の寸法よりも大きく設定されている。これにより、基板Wが振動板部2の上で浮上しながら加熱(もしくは冷却)される際、基板Wが振動板部2からはみ出る部分が存在することなく、基板Wの全面が振動板部2の上に存在するため、温度制御部5により加熱(もしくは冷却)された振動板部2によって基板Wを均一に加熱(もしくは冷却)することができる。
Here, the dimension in the X-axis direction and the dimension in the Y-axis direction of the
超音波発生部3は、超音波振動子12およびホーン13を有している。超音波振動子12は、Z軸方向から見て振動板11に対して基板Wを浮上させる面と反対側に配置されている。超音波振動子12にはホーン13が接続されており、このホーン13が後述の振動板支持部および温度制御部5を突き抜けて、振動板11に接触している。
The
超音波振動子12は、図示しない発振器からの発振信号に基づいて対象物を励振させるものであり、例えば電極およびピエゾ素子を有するランジュバン型振動子がある。ランジュバン型振動子は、発振器によって電極に駆動電圧が印加されることでピエゾ素子が振動し、所定の振幅および周波数で発振する。このように発振した超音波振動子12の振動は、ホーン13を経由して、対象物である振動板11へ伝播し、振動板11を振動させる。振動板11が振動することで、振動板11から放射音圧が発せられ、この放射音圧によって、振動板11上にある基板Wには上向きの力が加わる。これにより、基板Wを振動板11の上方に所定の浮上量だけ浮上した状態で保持することが可能である。
The
また、超音波振動子12の振動は、発振器から与えられる駆動電圧を制御することで振幅および周波数を調整することができ、これによって振動板11上で浮上する基板Wの浮上量を調整することが可能である。基板Wの浮上量は、本実施形態では0.1mm程度としている。
Further, the vibration of the
ホーン13は、円柱もしくは複数の円柱をつなげた形状をとっており、片端が超音波振動子12と接続され、他端が振動板11に接続されており、超音波振動子12が発する振動の振幅を増幅もしくは減衰して振動板11に伝播させる。また、ホーン13は振動板支持部4および温度制御部5を突き抜ける配置となるため、ホーン13が配置される位置において振動板支持部4および温度制御部5には貫通穴もしくは切り欠きが設けられ、ホーン13との干渉を回避している。
The
振動板支持部4は、弾性を有する板状体であり、本実施形態では硬さがショアA60〜80であるゴムシートである。この振動板支持部4の上面が振動板部2の下面に隙間無く当接して振動板部2を支持する。そして、振動板部2を支持した振動板支持部4は、振動板支持部4の上面以外の面を介してたとえば浮上搬送熱処理ラインのような外部装置に固定されている。
The
振動板部2は、この振動板支持部4に支持された状態で超音波振動する。ちなみに、振動板部2の振動によって基板Wは振動板部2上で超音波振動浮上するが、振動板部2の重量は基板Wに比べて十分重く、振動板部2自身の振動によって振動板部2が振動板支持部4から浮上することはない。
The
また、振動板支持部4は振動板部2の下面と略同一の面積を有しており、振動板部2の下面の略全面と隙間無く接している。
Further, the
また、振動板支持部4はフッ素ゴムシートであり、200℃以上の耐熱性を有している。これにより、振動板支持部4が後述の温度制御部5により加熱されても、振動板支持部4が変質することはない。
The
ここで、振動板支持部4の厚みは、後述の通り振動板部2の振動を十分にいなすために0.5mm以上であることが望ましい。また、温度制御部5から振動板部2への熱伝導効率を良くするために、10mm以下であることが望ましい。
Here, it is desirable that the thickness of the
温度制御部5は、本実施形態ではヒータ部であり、複数のヒータユニット21を有し、これらヒータユニット21がX軸方向およびY軸方向に並べられている。
The temperature control unit 5 is a heater unit in the present embodiment, and includes a plurality of
また、温度制御部5は振動板支持部4をはさんで振動板部2の反対側に位置し、振動板支持部4と隙間無く接しており、空気を介さずに振動板支持部4を直接加熱する。これにより、温度制御部5と振動板部2との間に空間が設けられて輻射もしくは対流により振動板部2への伝熱が行われる場合に比べて熱伝導の効率を向上させることができている。
Further, the temperature control unit 5 is located on the opposite side of the
ヒータユニット21は、本実施形態ではカートリッジヒータまたはシーズヒータが矩形板状のアルミ板に挿入されて構成されるプレートヒータであり、これらがX軸方向およびY軸方向に隙間無く並べられている。
In this embodiment, the
ここで、温度制御部5のX軸方向およびY軸方向の寸法は、振動板部2のX軸方向およびY軸方向の寸法と同等である。そして、Z軸方向に沿って振動板部2から温度制御部5を見たときに、振動板部2の領域が温度制御部5の領域と重なる配置となっている。これによって、温度制御部5は振動板支持部4を経由して振動板部2の全面を同時に加熱することができ、振動板部2全体を均一な温度に加熱することが可能である。また、温度制御部5が振動板部2よりも大きい場合には、振動板部2が上方にある部分と無い部分とで温度制御部5の放熱量に差が生じ、その結果温度制御部5の温度分布精度が悪くなるおそれがあるが、それを防ぐことができる。なお、温度制御部5を形成する各々のヒータユニット21は、振動板11よりもX軸方向およびY軸方向の寸法が小さくても構わない。また、集合体の形をとらず、1つのヒータユニット21のみを用いて振動板部2を加熱する方法をとっても良い。
Here, the dimensions of the temperature control unit 5 in the X-axis direction and the Y-axis direction are equivalent to the dimensions of the
搬送部6は、ハンド22および進退機構23を有している。ハンド22は、例えばL字型のブロックを有し、基板Wの角部において基板Wの2辺と接触して支持する。ハンド22は基板Wの対角を位置決めして支持ができるよう、基板W1枚の支持に対して基板Wの対角方向に2つ設けられている。また、進退機構23は、エアシリンダなどの直動機構であり、ハンド22が取付けられ、基板Wの支持時および支持解除時にそれぞれのハンド22を移動させる。この進退機構23によって、ハンド22は基板Wの支持時には基板Wに接近し、支持解除時には基板Wから退避する。ここで、ハンド22が退避している状態では、基板WはX軸方向およびY軸方向の拘束が解除されている状態であるため、次にハンド22が接近する時には基板Wの位置がずれ、ハンド22と衝突して基板Wおよびハンド22が破損する可能性がある。この場合、振動板部2に上下動するピンを設け、ハンド22が退避して振動板部2上の所定位置で基板Wが浮上している時はピンが上昇して基板Wの位置を拘束し、基板Wが振動板部2上を搬送される時はピンが下降して搬送動作を妨げないようにすると良い。
The transport unit 6 includes a
また、進退機構23は図示しないY軸方向の走行軸に接続されている。ハンド22が基板Wの角部に接近し、基板Wを支持している状態において、この走行軸によりハンド22および進退機構23がY軸方向に移動することによって、基板WがY軸方向へ搬送される。
The advance /
次に、本発明の基板浮上装置における振動板部の支持形態を図3に示す。図3(a)は、振動板部2の共振周波数が所定の値であった場合の振動板支持部4による振動板部2の支持形態であり、図3(b)は、図3(a)の場合と振動板部2の共振周波数が異なる場合の振動板支持部4による振動板部2の支持形態である。
Next, the support form of the diaphragm part in the substrate floating apparatus of the present invention is shown in FIG. FIG. 3A shows a support form of the
図3(a)の状態では、図中に矢印で示している振動板部2の振動の節にあたる部分では、振動板部2の振動方向(Z軸方向)の変位は生じずに常に振動板支持部4に支持された状態となる。したがって、振動板部2が振動している間少なくとも振動の節にあたる部分において振動板部2の荷重は分散されて支持される。
In the state shown in FIG. 3A, the
そして、広い面積で振動板支持部4が振動板部2を支持するほど、振動板支持部4が支持する領域内の振動板部2の振動の節にあたる部分の数が多くなるため、より多くの点で振動板部2の荷重を分散して支持することができ、1点あたりの荷重を軽減することができる。
And the more the
ここで、振動板部2の振動の節以外の部分であって振動によって下方に変位した部分においては、振動板部2が弾性を有する振動板支持部4を押し込むことになる。ここで仮に振動板部2の振動の腹に相当する部分でのみ振動板部2の荷重が振動板支持部4にかかっていた場合、振動板支持部4が過度に圧縮されて硬くなり、振動板部2の振動をいなし切れなくなって振動板部2の振動を邪魔するおそれがある。
Here, in a portion other than the vibration node of the
これに対し本実施形態では、上記の通り振動の節にあたる部分でも振動板部2は支持されているため、振動板部2が下方に変位した部分(振動板支持部4が押し込まれた部分)において振動板部2の全荷重がかかることを防ぐことができ、振動板支持部4にかかる荷重は軽減される。これにより、振動板部2の振動の腹の位置に相当して振動板支持部4が押し込まれた部分であっても、振動板支持部4は圧縮され過ぎて硬くなることがなく、振動板部2の振動を邪魔せず十分にいなすことが可能である。
On the other hand, in the present embodiment, since the
一方、温度制御部5が振動板部2を加熱する際、振動板部2のわずかな温度変化によって振動板部2の共振周波数に変化が生じる場合がある。また、振動板部2上の基板Wの有無によっても、振動板部2の共振周波数に変化が生じる場合もある。このとき、たとえば図3(a)に矢印で示す位置から図3(b)に矢印で示す位置へ変化するように、振動板部2の振動の節の位置が変化する。
On the other hand, when the temperature controller 5 heats the
これに対し、本発明の基板浮上装置1では、振動板支持部4が弾性を有する板状体であり、面で振動板部2を支持しているため、振動板部2を点で支持する場合と異なり、振動板部2の振動の節の位置に変化が生じてもその節の位置は振動板支持部4が振動板部2を支持している領域内に存在する。
On the other hand, in the
したがって、振動板部2の振動の節の位置がどのように変化した場合であっても振動板支持部4が振動板部2の振動の節の位置で振動板部2を支持する状態を維持できるため、これら節の位置で振動板部2の荷重を分散して支持する。すなわち、振動板部2の共振周波数がどのように変化しても振動板部2の振動の腹の位置で振動板支持部4が圧縮され過ぎて硬くなることがなく、振動板部2の振動を邪魔せず十分にいなすことが可能である。これにより、振動板部2は基板Wを安定して浮上させることができる。
Therefore, regardless of how the position of the vibration node of the
また、本実施形態では、振動板支持部4は振動板部2の下面の全面に接しているため、振動板支持部4が振動板部2を支持する領域内に振動板部2の振動の節にあたる点が常に十分な数量だけ存在するため、振動板部2の荷重を分散して振動板支持部4がしっかりと振動板部2を支持することができる。
In the present embodiment, the
また、振動板支持部4は振動板部2の下面の全面に接していることにより、温度制御部5による振動板部2の加熱(もしくは冷却)は全面にわたって振動板支持部4を介して行われるため、振動板支持部4を介して加熱(もしくは冷却)される部分と振動板支持部4を介さないで対流もしくは輻射により加熱(もしくは冷却)される部分とが混在して伝熱にむらが生じることを防ぐことができ、振動板部2は全面均一に加熱(もしくは冷却)される。
Further, since the
また、本実施形態では、振動板支持部4として硬さがショアA60〜80のゴムシートを用いていることにより、軟らかすぎて振動板部2を載置したときにつぶれてしまうことがなく、また、硬すぎて振動板部2の振動を邪魔することなく、振動板部2の振動をいなしながら振動板部2をしっかりと支持することが可能である。
Moreover, in this embodiment, by using the rubber sheet of Shore A60-80 as the
次に、本発明の基板浮上装置を用いた浮上搬送熱処理ラインを図4に示す。 Next, FIG. 4 shows a levitation transfer heat treatment line using the substrate levitation apparatus of the present invention.
浮上搬送熱処理ライン7は、温度制御部5の設定温度がそれぞれ異なる複数の基板浮上装置1から成る。基板Wの搬送経路に沿って、まず、基板Wの温度が70℃となるように振動板部2の温度が制御された基板浮上装置1が設けられ、ここで基板W上の塗布膜が乾燥される。
The levitation transfer
次に、基板Wの温度が120℃となるように振動板部2の温度が制御された基板浮上装置1が設けられ、ここで基板W上の塗布膜が焼成される。なお、この基板浮上装置1と上記の設定温度70℃の基板浮上装置1との間に基板Wの温度を徐々に上昇させるための昇温ゾーンの役割を有する基板浮上装置1を設けても良い。
Next, the
次に、基板Wの温度が室温と同等となるように振動板部2の温度が制御された基板浮上装置1が設けられ、ここで基板Wが冷却される。このように温度が室温まで戻された基板Wは、次の工程へと搬送される。なお、この基板浮上装置1では、温度制御部5で振動板部2を冷却しても良いが、温度制御部5を設けなくても構わない。この場合、周囲の雰囲気にさらされて室温と同等の温度となっている振動板部2によって基板Wを冷却する。
Next, the
このように温度制御部5の設定温度がそれぞれ異なる基板浮上装置1を基板Wの搬送方向に連ねることにより、基板Wの乾燥、焼成、冷却の工程を有する浮上搬送熱処理ライン7を形成することが可能である。
In this way, by connecting the
以上の基板浮上装置により、基板を安定して浮上させることができる。 With the above substrate floating apparatus, the substrate can be stably floated.
1 基板浮上装置
2 振動板部
3 超音波発生部
4 振動板支持部
5 温度制御部
6 搬送部
7 浮上搬送熱処理ライン
11 振動板
12 超音波振動子
13 ホーン
14 支持板
21 ヒータユニット
22 ハンド
23 進退機構
90 浮上搬送熱処理装置
91 基板浮上装置
92 振動板部
93 超音波発生部
94 加熱装置
95 支持部材
W 基板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記振動板部に超音波振動を与える超音波発生部と、
弾性を有する板状体であり、前記振動板部の下面に接して前記振動板部を支持する振動板支持部と、
を有することを特徴とする、基板浮上装置。 A vibrating plate part for ultrasonically levitating the substrate;
An ultrasonic generator for applying ultrasonic vibration to the diaphragm,
A plate-like body having elasticity, and a diaphragm support part that contacts the lower surface of the diaphragm part and supports the diaphragm part;
A substrate floating apparatus characterized by comprising:
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