JP2022184393A - 超音波洗浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】少量の水でかつ小さな消費電力で被洗浄物を洗浄する。【解決手段】平板２と、平板２の一方の面２０１に配置された複数の第１超音波振動子３と、を備える第１超音波洗浄機１１を用いて被洗浄物９を洗浄する。第１超音波洗浄機１１は、被洗浄物９の洗浄に際して、被洗浄物９が水没した水槽１００内の水１０１に着水され、被洗浄物９と平板２の他方の面２０２とが対面する。第１超音波洗浄機１１を用いて被洗浄物９を洗浄する際には、第１超音波振動子３に電力を供給して、第１超音波振動子３から発生した超音波振動を水１０１に伝播させる。そして、水１０１に伝播された超音波振動によって被洗浄物９を洗浄する。【選択図】図３

Description

本発明は、超音波洗浄機に関する。

被洗浄物の洗浄においては、特許文献１に開示のように、超音波洗浄機を水槽の水の中に投げ込んで水槽の水に超音波を伝播させ被洗浄物を洗浄している。

特開１９９７－２０６７１２号公報 特開２０００－２２８３８１号公報

この投げ込み型の超音波洗浄機は、厚みが大きいため超音波洗浄機を水没させるために水槽に多くの水を溜める必要がある。また、水槽に溜められた多くの水に超音波振動を伝播させるため、電力消費が大きくなるという問題がある。したがって、少量の水でかつ小さな消費電力で被洗浄物を洗浄する超音波洗浄機が求められている。

本発明の超音波洗浄機は、被洗浄物が水没される水に着水または水没され、該水に超音波振動を伝播させて被洗浄物を洗浄する板状の超音波洗浄機であって、平板と、該平板の一方の面に複数配置された超音波振動子と、を備え、該平板の他方の面を被洗浄物に対面させ、該被洗浄物を洗浄する。
上記の超音波洗浄機は、２枚の該平板と、２枚の該平板を、２枚の該平板の互いの一方の面が向かい合っている状態で、隙間を設けて連結する連結部と、を備えていてもよい。
上記の該平板は、他方の面に複数の凹凸を有していてもよい。
上記の該平板は、複数の穴を有し、該穴を塞ぐように超音波振動子が配置されていてもよい。

本発明の超音波洗浄機による被洗浄物の洗浄では、超音波洗浄機の平板の他方の面が被洗浄物に対面するように、被洗浄物および超音波洗浄機が水没される。そして、平板の一方の面に配置された複数の超音波振動子から、超音波振動を水に伝播させることにより、被洗浄物を洗浄する。
被洗浄物と板状の超音波洗浄機の平板とが重ねられて配置されるため、被洗浄物と超音波洗浄機との合計の厚みの縮小化を図ることができる。従って、この被洗浄物と超音波洗浄機とを水没させるために、従来よりも少量の水を用いればよいので、節水することができる。また、被洗浄物の洗浄時に、その少量の水に超音波振動を伝播させればよいため、超音波振動を発生させるための電力を節約することができる。

第１超音波洗浄機の斜視図である。 第１超音波洗浄機の断面図である。 水槽、水、第１超音波洗浄機、及び被洗浄物の断面図である。 ワークユニットの斜視図である。 第２超音波洗浄機の断面図である。 第３超音波洗浄機の断面図である。 第４超音波洗浄機の断面図である。 水槽、水、第４超音波洗浄機及び被洗浄物の断面図である。 第５超音波洗浄機の断面図である。

図１に示す第１超音波洗浄機１１は、略円板状の平板２と、平板２の一方の面２０１に複数配置された第１超音波振動子３と、を備える、板状の洗浄機である。

第１超音波振動子３は、図２に示すように、平板２の一方の面２０１に配設された第１部材３１と、第１部材３１に支持された第２部材３２とを有する。第１部材３１及び第２部材３２は、ランジュバン型超音波振動子のリアマス及びフロントマス（特許文献１参照）に相当する。第１部材３１と第２部材３２との間には、図示しない圧電素子及び極板が配設されている。

平板２の一方の面２０１には、平板２に配置された複数の第１超音波振動子３を覆うようにカバー４が配設されている。第１超音波振動子３は、カバー４によって保護されている。

第１超音波洗浄機１１は、図３に示すように、水槽１００内の水１０１に沈められる。そして、被洗浄物９が第１超音波洗浄機１１の上に水没される。第１超音波洗浄機１１は、水１０１に超音波振動を伝播させて被洗浄物９を洗浄する。被洗浄物９は、たとえば、円板状にスライスされた半導体ウェーハである。

第１超音波洗浄機１１による被洗浄物９の洗浄では、まず、作業者が、第１超音波洗浄機１１を、その平板２の他方の面２０２が上側に向いている状態で、第１超音波洗浄機１１および被洗浄物９が水没可能な深さの水１０１が張られた水槽１００の底面１０２に載置する。

次いで、作業者は、その平板２の他方の面２０２の上に、被洗浄物９を重ねて載置する。すなわち、平板２の他方の面２０２を、被洗浄物９に対面させる。これにより、被洗浄物９と第１超音波洗浄機１１とが、水槽１００内の水１０１に水没する。
なお、第１超音波洗浄機１１および被洗浄物９を水槽１００に配置した後に、水槽１００内に水１０１を注いで第１超音波洗浄機１１および被洗浄物９を水没させてもよい。

そして、第１超音波振動子３に接続された図示しない高周波電源から各々の第１超音波振動子３に電力を供給することにより、各々の第１超音波振動子３から超音波振動が発生して、発生した超音波振動が、平板２を通じて水槽１００内の水１０１に伝播され、水１０１に伝播された超音波振動により、被洗浄物９が洗浄される。

以上のように、第１超音波洗浄機１１による被洗浄物９の洗浄では、被洗浄物９と板状の第１超音波洗浄機１１とが重ねられて水槽１００内に配置されるため、被洗浄物９と第１超音波洗浄機１１との合計の厚みの縮小化を図ることができる。従って、水槽１００には、被洗浄物９と第１超音波洗浄機１１とを水没させるために、従来よりも少量の水１０１を用いればよいため、節水することができる。また、被洗浄物９の洗浄時に、その少量の水１０１に超音波振動を伝播させればよいため、超音波振動を発生させるための電力を節約することができる。

なお、第１超音波洗浄機１１による被洗浄物９の洗浄では、被洗浄物９が水没可能な深さの水１０１が張られた水槽１００の底面１０２に、被洗浄物９を載置して、その被洗浄物９に第１超音波洗浄機１１を重ねて載置してもよい。このとき、第１超音波洗浄機１１は、水槽１００内の水１０１に水没されずに、着水されてもよい。すなわち、第１超音波洗浄機１１の一部が水槽１００内の水１０１の水面から露出していてもよい。

なお、第１超音波洗浄機１１は、図４に示すようなワークユニット９３を洗浄することもできる。ワークユニット９３においては、被洗浄物９がリングフレーム９０の開口９１に位置付けられている状態で、リングフレーム９０の下面と被洗浄物９の下面とにテープ９２が貼着されて被洗浄物９、リングフレーム９０、及びテープ９２が一体化されている。ワークユニット９３においては、リングフレーム９０の開口９１がテープ９２によって塞がれており、このように開口９１が塞がれた状態のリングフレーム９０と、第１超音波洗浄機１１の平板２とは、略同一な外形を有している。つまり、第１超音波洗浄機１１の平板２とワークユニット９３とは、略同一な外形を有している。

ワークユニット９３を洗浄する際には、作業者が、図示しない複数の棚を有するフレームカセットの各々の棚に、ワークユニット９３と第１超音波洗浄機１１とを重ねて収納する。

そして、作業者は、該フレームカセットを、該フレームカセットを水没可能な深さの水１０１が張られた水槽１００（図３参照）の中に投入する。その後、各々の第１超音波洗浄機１１の第１超音波振動子３に電力を供給することにより、各々の第１超音波振動子３から発生した超音波振動を、水槽１００内の水１０１に伝播させ、水１０１に伝播した超音波振動によってワークユニット９３を洗浄する。

この構成では、フレームカセットの各棚にワークユニット９３と重ねられて収納された第１超音波洗浄機１１から超音波振動を発生させることにより、各ワークユニット９３を洗浄している。したがって、複数のワークユニットが収納された該フレームカセットの全体に対して、その外部から超音波振動を与える構成（特許文献２参照）に比して、小さな電力で洗浄を実施することが可能になる。
なお、ワークユニット９３に代えて、被洗浄物９をフレームカセットの各棚に収納してもよい。すなわち、第１超音波洗浄機１１に被洗浄物９を載置し、その第１超音波洗浄機１１をフレームカセットの各棚に収納して、被洗浄物９を洗浄してもよい。

図５には、第２超音波洗浄機１２が示されている。第２超音波洗浄機１２は、第１超音波洗浄機１１と同様に、平板２と、平板２の一方の面２０１に複数配置された第１超音波振動子３と、を備える。平板２の一方の面２０１には、平板２に配置された複数の第１超音波振動子３を覆うようにカバー４が配設されている。

第２超音波洗浄機１２の平板２の他方の面２０２には、半球面状の複数の凸部材２０３が、間隔をあけて配設されている。第２超音波洗浄機１２の平板２は、その他方の面２０２に、凸部材２０３が占める部分である半球面状の部分（凸部）と、他方の面２０２が占める部分である平坦面状の部分（凹部）と、によって形成された複数の凹凸を有する。

第２超音波洗浄機１２による被洗浄物９の洗浄は、第１超音波洗浄機１１による被洗浄物９の洗浄と同様にして行われる。まず、作業者が、第２超音波洗浄機１２を、その平板２の他方の面２０２が上側に向いている状態で、第２超音波洗浄機１２および被洗浄物９が水没可能な深さの水１０１が張られた水槽１００（図３参照）の底面１０２に載置する。そして、作業者は、その平板２の他方の面２０２上に、被洗浄物９を重ねて載置する。

次いで、第１超音波振動子３に接続された図示しない高周波電源から各々の第１超音波振動子３に電力を供給することにより、各々の第１超音波振動子３から超音波振動を発生させ、発生した超音波振動を、平板２に伝播させる。このように、第２超音波洗浄機１２では、各々の第１超音波振動子３から平板２に超音波振動を伝播させることにより、超音波振動を、平板２の他方の面２０２の複数の凹凸から多方向に拡散させて、水槽１００の水１０１に伝播させ、被洗浄物９を洗浄する。

第２超音波洗浄機１２では、第１超音波振動子３から平板２に伝播した超音波振動が、平板２の他方の面２０２の複数の凹凸から多方向に拡散されて、水槽１００の水１０１に伝播する。従って、第２超音波洗浄機１２による洗浄では、第１超音波洗浄機１１での洗浄の際に比べて、被洗浄物９の多くの部分に、一度に超音波振動を伝播させることができるため、短い時間で被洗浄物９を洗浄できる。

図６には、第３超音波洗浄機１３が示されている。第３超音波洗浄機１３は、第１超音波洗浄機１１及び第２超音波洗浄機１２と同様に、平板２と、平板２の一方の面２０１に複数配置された第１超音波振動子３と、を備える。

第３超音波洗浄機１３の平板２の一方の面２０１には、樹脂によって形成された保護部材６が配設されている。保護部材６は、各々の第１超音波振動子３を保護する機能を有している。第３超音波洗浄機１３も、被洗浄物９を洗浄する際、水槽１００に配置され（図３参照）、平板２の他方の面２０２の上に被洗浄物９が重ねられて、第１超音波洗浄機１１と同様に機能する。この構成では、カバー４を不要とすることができる。

図７には、第４超音波洗浄機１４が示されている。第４超音波洗浄機１４は、第１超音波洗浄機１１に備えられる平板２と同様に構成された２枚の平板である、第１平板２１及び第２平板２２を備える。第２平板２２は、その外周に、環状のはみ出し部２２３を備えており、はみ出し部２２３の分だけ第１平板２１よりも大径に形成されている。第１平板２１の一方の面２１１及び第２平板２２の一方の面２２１には、複数の第１超音波振動子３が配置されている。

また、第４超音波洗浄機１４は、第１平板２１及び第２平板２２を、第１平板２１の一方の面２１１と第２平板２２の一方の面２２１とが向かい合っている状態で、両者のあいだに隙間を設けて連結する環状の連結部２９を備えている。第１平板２１及び第２平板２２は、連結部２９によって一体化されている。

第４超音波洗浄機１４においては、第１平板２１の一方の面２１１に配置された複数の第１超音波振動子３同士の間に、第２平板２２の一方の面２２１に配置された第１超音波振動子３が位置づけられている状態で、第１平板２１の一方の面２１１と第２平板２２の一方の面２２１とが向かい合っている。つまり、第１平板２１の一方の面２１１と第２平板２２の一方の面２２１とが、その各々に配置された第１超音波振動子３が対峙しないように、向かい合っている。

第４超音波洗浄機１４による被洗浄物９の洗浄では、図８に示すように、まず、水槽１００に第４超音波洗浄機１４および被洗浄物９が水没可能な深さの水１０１が張られた状態で、作業者が、被洗浄物９を水槽１００の底面１０２に載置する。

次いで、作業者は、第４超音波洗浄機１４を、その第２平板２２が下側に向けられた状態で、被洗浄物９に重ねて載置する。これにより、第２平板２２の他方の面２２２が、被洗浄物９に対面する。

さらに、作業者は、水槽１００内の第４超音波洗浄機１４の第１平板２１の他方の面２１２に、別の被洗浄物９を重ねて載置する。これにより、第１平板２１の他方の面２１２が、別の被洗浄物９に対面する。

そして、図示しない高周波電源から、第１平板２１の一方の面２１１に配設された第１超音波振動子３、及び、第２平板２２の一方の面２２１に配設された第１超音波振動子３に、電力を供給する。これにより、各々の第１超音波振動子３から超音波振動が発生し、発生した超音波振動が、第１平板２１及び第２平板２２を介して水槽１００内の水１０１に伝播され、水１０１に伝播された超音波振動により、被洗浄物９が洗浄される。

上述のように、第４超音波洗浄機１４においては、第１平板２１の一方の面２１１と第２平板２２の一方の面２２１とが、その各々に配置された第１超音波振動子３が対峙しないように向かい合っている。このため、被洗浄物９と第４超音波洗浄機１４との合計の厚みの縮小化を図ることが可能である。従って、第１超音波洗浄機１１と同様に、第４超音波洗浄機１４においても、節水および節電を実現することができる。
また、第４超音波洗浄機１４による被洗浄物９の洗浄では、水槽１００内に被洗浄物９を載置し、被洗浄物９に第２平板２２の他方の面２２２を重ねて載置し、さらに第１平板２１の他方の面２１２に、被洗浄物９を重ねて載置する。したがって、第４超音波洗浄機１４では、一度に２枚の被洗浄物９を洗浄することが可能となるので、洗浄効率を高めることができる。

なお、第４超音波洗浄機１４による洗浄は、第４超音波洗浄機１４及び上述のワークユニット９３を図示しないフレームカセットの棚に収納して行ってもよい。
その際には、まず、第４超音波洗浄機１４の第１平板２１にワークユニット９３が載置された状態で、第２平板２２のはみ出し部２２３をフレームカセットの棚に載置する。
次に、フレームカセットを水槽１００に投入する。このとき、水槽１００内には、フレームカセットを水没可能な深さの水１０１が張られている。そして、フレームカセットの棚に収納された第４超音波洗浄機１４から超音波振動を発生させることにより、ワークユニット９３が洗浄される。
あるいは、ワークユニット９３に代えて、被洗浄物９をフレームカセットの各棚に収納してもよい。すなわち、第４超音波洗浄機１４に被洗浄物９を載置し、その第４超音波洗浄機１４をフレームカセットの各棚に収納して、被洗浄物９を洗浄してもよい。

なお、第４超音波洗浄機１４の第１平板２１の他方の面２１２及び第２平板２２の他方の面２２２に、上述の第２超音波洗浄機１２の他方の面２０２と同様に、半球面状の複数の凸部材２０３（図５参照）が配設されてもよい。この場合、第１平板２１の他方の面２１２及び第２平板２２の他方の面２２２が、複数の凹凸を有するように構成される。

図９には、第５超音波洗浄機１５が示されている。第５超音波洗浄機１５は、第３平板２３および第４平板２４を備えている。

第３平板２３は、間隔をあけて形成された複数の穴２６を有している。第３平板２３の一方の面２３１には、第３平板２３の各々の穴２６を塞ぐように、複数の第２超音波振動子５が配置されている。第２超音波振動子５は、穴２６に覆い被さるように設けられたドーム形状の第１部材５１と、第１部材５１に支持されたドーム形状の第２部材５２とを備えており、全体として、ドーム形状を有している。第１部材５１は、第３平板２３に形成された穴２６を通じて、第３平板２３の外側に露出している。第１部材５１及び第２部材５２は、電極板であり、第１部材５１と第２部材５２との間には、図示しない圧電素子が配設されている。

また、第４平板２４は、その外周に、環状のはみ出し部２４３を備えており、はみ出し部２４３の分だけ第３平板２３よりも大径に形成されている。ここで、第４平板２４は、第３平板２３と同様の構成を有していてもよい。すなわち、第４平板２４は、間隔をあけて形成された複数の穴２６を有し、第４平板２４の一方の面２４１に、穴２６を塞ぐように第２超音波振動子５が配置されていてもよい。

さらに、第５超音波洗浄機１５は、上記の第４超音波洗浄機１４の連結部２９と同様の連結部２９を備える。すなわち、第３平板２３と第４平板２４とは、その各々に配置された第２超音波振動子５が対峙しないように、第３平板２３の一方の面２３１と第４平板２４の一方の面２４１とが向かい合っている状態で、連結部２９によって連結されて一体化されている。

第５超音波洗浄機１５による被洗浄物９の洗浄は、第４超音波洗浄機１４による被洗浄物９の洗浄と同様にして行われる。まず、作業者は、第５超音波洗浄機１５および被洗浄物９が水没可能な深さの水１０１が張られた水槽１００（図８参照）の底面１０２に被洗浄物９を載置する。そして、第５超音波洗浄機１５を、その第４平板２４の他方の面２４２が下側に向けられた状態で、被洗浄物９に重ねて載置する。このとき、第３平板２３及び第４平板２４に設けられた第２超音波振動子５の第１部材５１は、水槽１００内の水１０１に接触する。
さらに、作業者は、上側に向いている第３平板２３の他方の面２３２上に、別の被洗浄物９を重ねて載置する。

そして、図示しない高周波電源から、第３平板２３の一方の面２３１、及び、第４平板２４の一方の面２４１に配設された第２超音波振動子５に、電力を供給する。これにより、各々の第２超音波振動子５から超音波振動が発生する。

第５超音波洗浄機１５では、第２超音波振動子５から発生した超音波振動の一部は、第３平板２３及び第４平板２４に形成された穴２６から、この第２超音波振動子５の近傍の水１０１に直接的に伝播されて、被洗浄物９を洗浄する。また、超音波振動の他の一部は、第３平板２３及び第４平板２４を介して、間接的に水槽１００内の水１０１に伝播されて、被洗浄物９を洗浄する。

このように、第５超音波洗浄機１５では、第２超音波振動子５の近傍の水１０１に、穴２６を通じて直接的に超音波振動を伝播させることができる。このため、第２超音波振動子５の近傍の水１０１に比較的に強い超音波振動を伝播させることができるので、被洗浄物９における第２超音波振動子５の近傍を、素早く洗浄できる。また、この強い超音波振動によって、被洗浄物９における第２超音波振動子５の近傍に付着している汚れを、より良好に洗い落とすことができる。

また、作業者が、第２超音波振動子５から超音波振動を発生させながら、第５超音波洗浄機１５を被洗浄物９に対して水平方向に動かすことによって、被洗浄物９に対する各穴２６の位置を移動させてもよい。これにより、穴２６から第２超音波振動子５の近傍の水１０１に直接的に伝播される強い超音波振動が、被洗浄物９の全体に行き渡り、被洗浄物９の全体を、素早くかつ良好に洗浄することができる。

なお、第５超音波洗浄機１５による洗浄は、第５超音波洗浄機１５及びワークユニット９３を上述の図示しないフレームカセットの棚に収納して行ってもよい。
その際には、第５超音波洗浄機１５の第３平板２３にワークユニット９３が載置された状態で、第４平板２４のはみ出し部２４３をフレームカセットの棚に載置する。そして、フレームカセットを、適宜の深さの水１０１が張られた水槽１００に投入する。さらに、フレームカセットの棚に収納された第５超音波洗浄機１５から超音波振動を発生させることにより、被洗浄物９が洗浄される。
あるいは、ワークユニット９３に代えて、被洗浄物９をフレームカセットの各棚に収納してもよい。すなわち、第５超音波洗浄機１５に被洗浄物９を載置し、その第５超音波洗浄機１５をフレームカセットの各棚に収納して、被洗浄物９を洗浄してもよい。

なお、第５超音波洗浄機１５においては、第２超音波振動子５の代わりに、図１に示した第１超音波振動子３が配置されていてもよい。

また、第５超音波洗浄機１５の第３平板２３の他方の面２３２及び第４平板２４の他方の面２４２には、上述の第２超音波洗浄機１２に配設された半球面状の複数の凸部材２０３（図５参照）が配設されていてもよい。この場合、第３平板２３の他方の面２３２及び第４平板２４の他方の面２４２が、複数の凹凸を有するように構成される。

２：平板 ３：第１超音波振動子 ４：カバー ５：第２超音波振動子
６：保護部材 ９：被洗浄物
１１：第１超音波洗浄機 １２：第２超音波洗浄機 １３：第３超音波洗浄機
１４：第４超音波洗浄機 １５：第５超音波洗浄機
２１：第１平板 ２２：第２平板 ２３：第３平板 ２４：第４平板
２６：穴 ２９：連結部 ３１：第１部材 ３２：第２部材 ５１：第１部材
５２：第２部材 ９０：リングフレーム ９１：開口 ９２：テープ
９３：ワークユニット １００：水槽 １０１：水 １０２：底面 ２０３：凸部材

Claims (4)

1. 被洗浄物が水没される水に着水または水没され、該水に超音波振動を伝播させて被洗浄物を洗浄する板状の超音波洗浄機であって、
   平板と、該平板の一方の面に複数配置された超音波振動子と、を備え、
   該平板の他方の面を被洗浄物に対面させ、該被洗浄物を洗浄する超音波洗浄機。
2. ２枚の該平板と、２枚の該平板を、２枚の該平板の互いの一方の面が向かい合っている状態で、隙間を設けて連結する連結部と、を備える、
   請求項１記載の超音波洗浄機。
3. 該平板は、他方の面に複数の凹凸を有する、
   請求項１または２記載の超音波洗浄機。
4. 該平板は、複数の穴を有し、該穴を塞ぐように超音波振動子が配置されている、
   請求項１、請求項２または請求項３に記載の超音波洗浄機。

Images