JP3939020B2 - 乾燥装置および洗浄を含む乾燥システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリント基板、半導体及び液晶などの製造過程で、これらを不揮発性液体、典型的には水で洗浄した後に乾燥するための乾燥装置及び不揮発性液体での洗浄を含む乾燥システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境問題からフロン及び代替えフロンなどの揮発性物質を使用した洗浄に代わる無公害の洗浄方法の開発が急務となっている。このような状況のなかで不揮発性液体、典型的には水による洗浄が注目され初めているが、この水を使用した洗浄の場合には、洗浄後の被洗浄物を如何に素早く且つ的確に乾燥させるか、という難しい課題を解決することが必要となる。
【０００３】
この課題を解消するには、結局のところ、的確なる水切りと、水切り後の迅速なる乾燥とを達成することが必要である。従来の水を利用した洗浄システムでは、被洗浄物をウエットの状態にする、いわゆる水切りのために絞りロールが採用され、その後の乾燥では、例えば８０℃以上の熱風エアを用いてこの熱風エアを被洗浄物に当てることで被洗浄物の乾燥を行うようになっていた。また、ごく一部のシステムではあるが、超乾燥空気つまりドライエアを用いた乾燥が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、絞りロールは、被洗浄物を上下のロールで挟み込んで行うものであるため、被洗浄物に加わる圧縮力によって被洗浄物を破損させてしまう恐れがあった。また、乾燥のために熱風エアを用いた場合には、被洗浄物が熱的影響を受けて、変形又は破損の恐れがあるだけでなく、基板のように微小径の孔を備えた被洗浄物の場合には、この微小径の孔の中の水分を除去することができず、加えて、乾燥機の中で乾燥状態になったとしても、乾燥機から出た高温の被洗浄物は、その冷却過程で、回りの外気に含まれる水分が凝結して、再び水分が被洗浄物に付着するという現象が発生していた。他方、ドライエアの場合には、大量のドライエアを供給するために設備が大きくなるだけでなく、ドライエアを被洗浄物に向けて吹き付けても、このドライエアの流れに外気が混入してしまい、実質的にドライエアの効果を発揮させることができなかった。
【０００５】
そこで、本発明の第１の目的は、不揮発性液体を使用した洗浄を前提として、洗浄後の被洗浄物の乾燥を的確に行うことのできる乾燥装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、不揮発性液体を使用した洗浄を前提として、比較的小型の施設、特に、小容量のドライエアで洗浄後の被洗浄物の乾燥をすることのできる乾燥装置を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、不揮発性液体を使用した洗浄を前提として、洗浄後の被洗浄物をウエットの状態まで、いわゆる水切りすることを含めてその乾燥を迅速且つ的確に行うことのできる乾燥装置を提供することにある。
また、本発明の第４の目的は、被洗浄物を不揮発性液体で洗浄すると共に洗浄後の被洗浄物の乾燥を的確に行うことのできる洗浄を含む乾燥システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の目的は、不揮発性液体で洗浄した比較的薄く且つ平らな被洗浄物を洗浄工程から搬出するための搬送路に設置され、該搬送路を通る前記被洗浄物が通過することのできる入口と出口とを備えた密閉乾燥箱と、
該乾燥箱の中に設置され、前記搬送路を通る前記被洗浄物に向けてドライエアを吐出するドライエア吐出手段とを含み、
前記入口及び出口が前記被洗浄物の通過を許すことのできる比較的小さな開口面積に設定され、
前記ドライエア吐出手段が、少なくとも該被洗浄物の移動方向に関して鉛直に該被洗浄物に対してドライエアを吐出するように配置されている、ことを特徴とする乾燥装置によって達成される。
【０００７】
本発明の第２の目的は、上記第１の目的を達成することのできる構成に加えて、前記ドライエア吐出手段が、前記搬送路を横断する方向に並んで配置された複数の比較的小さな開口面積の吐出口で構成されている、ことを特徴とする乾燥装置によって達成される。
本発明の第３の目的は、上記第１の目的を達成することのできる構成に加えて、前記乾燥箱の上流側に隣接して配置され、前記搬送路を横断する方向に延在する水切り用のエアスリットを更に含む、ことを特徴とする乾燥装置によって達成される。
本発明の第４の目的は、比較的薄く且つ平らな被洗浄物を不揮発性液体で洗浄する洗浄装置と、
該洗浄装置から被洗浄物を搬出するための搬送路に設置され、該搬送路を通る前記被洗浄物が通過することのできる入口と出口とを備えた密閉乾燥箱と、
該乾燥箱の中に設置され、前記搬送路を通る前記被洗浄物に向けてドライエアを吐出するドライエア吐出手段とを含み、
前記入口及び出口が前記被洗浄物の通過を許すことのできる比較的小さな開口面積に設定され、
前記ドライエア吐出手段が、少なくとも該被洗浄物の移動方向に関して鉛直に該被洗浄物に対してドライエアを吐出するように配置されている、ことを特徴とする洗浄を含む乾燥システムによって達成される。
本発明の他の目的およびその利点は、以下の本発明の好ましい実施例から明らかになろう。
【０００８】
【実施例】
以下に、添付の図面に基づいて、本発明の好ましい実施例として、洗浄用液体として水を使用して洗浄した後の基板を、水切り及び乾燥するための装置を説明する。
図１は、この実施例の装置の一部切欠斜視図である。同図において、参照符号１は、プリント基板（図４に参照符号Ｗで示してある）の搬送路を示す。この搬送路１は、これを横断する方向に延びる上下一対のローラ２、４を搬送路１に沿って複数配置することにより構成されている。参照符号６は、搬送路１を挟んで対峙する一対の支持プレートであり、支持プレート６には、上方に向けて開放する垂直切欠部分６ａが形成されており、この垂直切欠部分６ａに一対のローラ２、４の端部が回転可能に収容されている。
【０００９】
この対をなす上下のローラ２、４は、互いに反対方向に同一速度で回転することにより、これらの間を通る基板を矢印Ａの方向に搬送する。図中、参照符号８、１０は互いに噛み合う一対の歯車を示し、歯車８、１０は上下のローラ２、４の端に夫々取り付けられている。このような上下のローラ２、４により構成される搬送路１は従来から既知であることから、ローラ２、４に対して回転駆動力を付与するための機構などを含めてこれ以上の詳しい説明は省略する。
【００１０】
図１において、参照符号２０は実施例の装置を示し、この装置２０は乾燥箱２２を含む。この乾燥箱２２は、搬送路１を横断する方向に延びる略直方体の形状を有し、乾燥箱２２の両端壁２４と前側及び後側の側壁２６、２８は、共に、搬送路１に関して鉛直に延びており、また、乾燥箱２２の水平天壁３０及び水平底壁３２は搬送路１と平行に延びている。なお、この実施例では、水平底壁３２はベースプレートと兼用されている。乾燥箱２２の後側の側壁２６及び前側の側壁２８には、夫々、上下方向中間部分に横方向に延びる入口３４及び出口３６が形成され、入口３４及び出口３６は、共に、搬送路１を横断する方向に延びる細長い矩形の形状を有する。すなわち、乾燥箱２２は、入口３４及び出口３６だけを開口した略直方体の密閉体で構成されている。
【００１１】
乾燥箱２２の中には、搬送路１の上方と下方に夫々複数のノズル４０が配置されている。より詳しくは、複数のノズル４０は、搬送路１を横断する方向に列をなして配置され、また、このノズル４０の列は、搬送路１を挟んで、その上方に２列設けられ、下方に２列設けられている。換言すれば、乾燥箱２２の中のノズル４０は、搬送路１を横断する方向に等間隔に配置され、この搬送路１を横断する方向に並置されたノズル４０の列は、搬送路１の上方に２列、下方に２列設けられている。また、上方に配置されたノズル４０（この上方に配置されたノズルを符号４０ａで図示してある）と下方に配置されたノズル４０（この下方に配置されたノズルを符号４０ｂで図示してある）の各々は、互いに、搬送路１の鉛直方向に一致するように位置決めされている。ノズル４０の列は、上下に夫々一列づつ配置してもよく、３以上の列を上下に夫々配置してもよい。
【００１２】
このような複数のノズル４０は、搬送路１の上方及び下方に夫々配置された一対の支持部材４２、４４に取り付けられている。上方の支持部材４２は搬送路１を横断する方向に延びる断面矩形の形状を備えた、両端を閉塞した中空体で構成され、この支持部材４２の一対の垂直側壁４２ａ、４２ｂに夫々のノズル４０ａが取り付けられ、同様に、下方の支持部材４４は搬送路１を横断する方向に延びる断面矩形の形状を備えた、両端を閉塞した中空体で構成され、この支持部材４４の一対の垂直側壁４４ａ、４４ｂに夫々のノズル４０ｂが取り付けられ、これにより、上述したように、搬送路１の上方及び下方に各々２列のノズル４０群が配置されている。
【００１３】
各ノズル４０は、その一部が支持部材４２、４４の中を通る配管５０を介して、サージタンク５２に連結されている。サージタンク５２は、供給側配管５４を介して、超乾燥空気つまりドライエアを発生する装置（図示せず）に連結されており、このドライエア発生装置は、図外のエア源から常温のエアの供給を受けて露点ー７０℃乃至ー８０℃のドライエアを生成して、配管５４、サージタンク５２、配管５０を通じて各ノズル４０に常温のドライエアを供給する。また、各ノズル４０は、図２に示すように、基板Ｗの面に向けて鉛直方向にドライエアを吐出する位置から搬送路１を横断する方向に左右に４５°揺動するようになっている。
【００１４】
すなわち、各ノズル４０は、図２に示すように、搬送路１を横断する方向に９０°の角度範囲で連続的に揺動運動を行う。各ノズル４０を揺動運動させるための機構は上述した支持部材の中に収容されている。各ノズル４０の揺動運動は、すべてのノズル４０が同期して同一方向に揺動するように設定してもよく、各列に所属するノズル４０が同期して同一方向に揺動しつつ、隣接するノズル４０の列とは反対方向に揺動運動するように設定してもよい。すなわち、上方の一方の列に所属するノズル４０が例えば右方向に移動するときに、他方の列に所属するノズル４０が左方向に移動するように設定してもよい。また、鉛直方向に対峙する上方のノズル４０ａと下方のノズル４０ｂとが同一方向に移動するように設定してもよく、或いは、逆方向に移動するように設定するようにしてもよい。
【００１５】
装置２０は、また、水切り手段としてのエアスリット６０、６２を含む（図３参照）。スリット６０、６２は、夫々、乾燥箱２２の上流側に隣接して、搬送路１を挟んで上下に配設されている。このエアスリット６０、６２は、共に、搬送路１を横断する方向に延在している。上方のエアスリット６０には第１の配管６４を通じてエアが供給され、下方のエアスリット６２には第２の配管６６を通じてエアが供給され、これらエアスリット６０、６２から搬送路１に向けてエアが吐出される。このエアは、一般的には通常の圧縮空気であるが、ドライエアであってもよい。ドライエアを水切りに用いた場合には、後の乾燥を容易にするという利点がある。エアスリット６０、６２のエアの吐出方向は特に限定されるものではないが、エアスリット６０、６２を基板Ｗの搬送方向Ａに対向する方向に若干傾けて配置して、流れてくる基板Ｗの表面の水を後方に押し戻すようにして水切りするのが好ましい。水切り手段としてのエアスリット６０、６２を用いることにより、非接触状態で基板Ｗを処理してウエット状態にすることができるので、従来のローラ式の水切り手段のように、基板Ｗの表面に傷を付けたり、また、ゴミなどを付着させたりする恐れはない。
【００１６】
装置２０のエアスリット６０、６２は、その吐出口で計測したときに、２００〜３００ｍ／ｓの風速でエアを吐出するのが好ましいが、エア供給源の能力及びコストを考慮すると、約５０ｍ／ｓ以上の風速であるのが現実的である。このエアスリット６０、６２は、その吐出口が基板Ｗから約１０〜１５ｍｍ離れた位置に位置するように設置するのが好ましい。これよりもエアスリット６０、６２が基板Ｗから離れた位置に設置すると、風速が弱くなるので好ましくなく、また、不必要に基板Ｗに接近させると、基板Ｗに悪影響を及ぼしてしまうので好ましくない。
【００１７】
ノズル４０は、２００〜３００ｍ／ｓの風速でドライエアを吐出するのが好ましい。また、ノズル４０は、その吐出口が基板Ｗから約１５ｍｍ離れた位置に位置するように設置するのが好ましい。ノズル４０をこれよりも基板Ｗから離して設置すると、ノズル４０から吐出したエアが基板Ｗと衝突するときの風速が大幅に小さくなってしまい、基板Ｗの微小径の孔の中の水分が残る傾向になり易い。逆に、ノズル４０を約１５ｍｍよりも基板Ｗに接近させて設置すると、ノズル４０から吐出したエアの広がりが狭いために、基板Ｗの全面にエアが当たらないので好ましくない。
【００１８】
上述した装置２０を試作して実際に運転したところ、乾燥箱２２の側壁２６、２８に形成した入口３４及び出口３６の寸法が基板の乾燥結果に大きな影響を及ぼすことが分かった。すなわち、乾燥箱２２の中を陽圧に保持して良好な乾燥結果を得るのに、入口３４及び出口３６は極力小さな開口面積とするのが必要であることが分かった。基板Ｗの厚み寸法が約１ｍｍであるとすると、この基板Ｗが入口３４及び出口３６の開口縁と干渉しない範囲で、入口３４及び出口３６の高さ寸法を例えば３ｍｍというように最小の値に設定するのが好ましい。基板Ｗの厚みは、一般的には、１〜３ｍｍの範囲にあることから、この範囲の基板Ｗを対象にするのであれば、入口３４及び出口３６の高さ寸法を５ｍｍ程度にすればよい。乾燥箱２２の大きさが奥行き１００ｍｍ、高さ２００ｍｍ、幅（搬送路１の横断方向の長さ）７００〜８００ｍｍであるときに、入口３４及び出口３６の高さを約２０ｍｍ程度に設定すれば、乾燥箱２２を陽圧に保持することは比較的容易である。このような条件で、基板Ｗに含まれる微小径の孔の中の水分の完全なる除去を含めて、基板Ｗを乾燥するのに、装置２０では３５０〜５００リットル／分の量のドライエアの使用で足りた。ちなみに、従来の方式で基板Ｗをドライエアで乾燥するには、１５００リットル／分の量のドライエアを必要としていたものである。
【００１９】
図４は、乾燥箱２２の中での気流を概念的に示す。前述したとおり、乾燥箱２２の中の全てのノズル４０は、基板Ｗの移動方向に関して、この基板Ｗに対して鉛直方向にドライエアを吐出するように設置されている。また、乾燥箱２２は、その入口３４及び出口３６を除いて外気と通じる開口を有しておらず、また、この入口３４及び出口３６も比較的小さな開口面積を有するだけである。このことから、乾燥箱２２の中は、ノズル４０から吐出されるドライエアによって陽圧の状態にあり、また、ノズル４０から吐出されて基板Ｗに衝突した後のドライエアは四方に飛散して入口３４及び出口３６を通じて外部に逃げる。このことから、外気が乾燥箱２２に中に侵入することを防止しつつ、ドライエアによって乾燥箱２２の中を所定の乾燥状態に保持することができる。換言すれば、ノズル４０を仮に入口３４に向けて若干傾斜して配置したときには、ノズル４０から吐出されたドライエアによって入口３４に向けて一方向に流れる気流が発生し、この気流によって出口３６から乾燥箱２２の中に入り込む外気の流れが発生してしまい、乾燥箱２２の中を所定の乾燥状態に保持することが困難になる。
【００２０】
以上、プリント基板を例に説明したが、これまでフロンのような揮発性物質によって洗浄を行ってきた液晶、半導体などの比較的薄く且つ平らな被洗浄物に対しても同じように適用可能であることは当業者であれば容易に理解できるであろう。また、水切り手段としてのエアスリット６０、６２から吐出するエアを例えば４０℃の温風エアにするために、エアスリット６０、６２にエアを送るエア導気経路に加熱器を設置してもよい。エアスリット６０、６２から基板Ｗに向けて温風を当てることにより、基板Ｗの水切りだけでなく、基板Ｗの予備乾燥を行うことできる。同様に、ノズル４０から吐出されるドライエアを例えば４０℃の温風にするために、ノズル４０にドライエアを送るエア導気経路に加熱器を設置してもよい。ノズル４０から基板Ｗに向けて温風のドライエアを当てることにより、基板Ｗの乾燥を一層迅速且つ的確に行うことできる。
【００２１】
また、ノズル４０の代わりに、水切り手段として採用したエアスリット６０、６２のようなエアスリットを乾燥箱２２の中の設置して、このエアスリットからドライエアを基板Ｗに向けて吐出するようにしてもよい。この場合も、エアスリットを基板Ｗに関して鉛直に配置すべきである。また、ノズル４０の代わりに、図５及び図６に示すように、数多くの超極細パイプ７０を乾燥箱２２の中に配置してもよい。また、ノズル４０の代わりに、図７に示すように、直径約0.1 〜0.15ｍｍ程度の孔７２を搬送路１の横断方向に複数設けたドライエア吐出手段７４であってもよく、図８に示すように、幅約0.1 〜0.15ｍｍ程度の比較的短いスリット７６を搬送路１の横断方向に複数設けたドライエア吐出手段７８であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の乾燥装置の一部切欠斜視図である。
【図２】本発明の実施例で採用した揺動ノズルの部分を抽出した部分正面図である。
【図３】本発明の実施例で採用した水切り用エアスリットの部分を抽出して示す部分斜視図である。
【図４】本発明の実施例の乾燥箱の中の気流の流れを説明するための概念図である。
【図５】本発明の変形例として、複数の極細パイプからなるドライエア吐出手段の一部を表す部分図である。
【図６】図５に示す極細パイプからなるドライエア吐出手段の全体的な構成を示す概念図である。
【図７】ドライエア吐出手段の変形例を示す図である。
【図８】ドライエア吐出手段の他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
Ｗ プリント基板
１ 基板の搬送路
２０ 乾燥装置
２２ 乾燥箱
３４ 乾燥箱の入口
３６ 乾燥箱の出口
４０ ドライエア吐出用のノズル
６０、６２ 水切り手段としてのエアスリット

Claims (12)

1. 液体で洗浄した比較的薄く且つ平らな被洗浄物を洗浄工程から搬出するための搬送路に設置され、該搬送路を通る前記被洗浄物が通過することのできる入口と出口とを備えた密閉乾燥箱と、
   該乾燥箱の中に設置され、前記搬送路を通る前記被洗浄物に向けてドライエアを吐出するドライエア吐出手段とを含み、
   前記入口及び出口が前記被洗浄物の通過を許すことのできる比較的小さな開口面積に設定され、
   前記ドライエア吐出手段が、前記密閉乾燥箱の内部を乾燥状態に保持するように、少なくとも該被洗浄物の移動方向に関して垂直に該被洗浄物に対してドライエアを吐出するように配置され、被洗浄物に対して吐出されたドライエアは、入口及び出口を通じて外部に逃げ、
   ドライエアの露点は、−７０℃乃至−８０℃であることを特徴とする乾燥装置。
2. 前記ドライエア吐出手段が、前記搬送路を横断する方向に並んで配置された複数の比較的小さな開口面積の吐出口で構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記ドライエア吐出手段が、複数のノズルで構成され、該ノズルの各々が、前記搬送路を横断する方向に揺動運動する、ことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
4. 前記ドライエア吐出手段が、エアスリットで構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
5. 前記ドライエア吐出手段が、複数の超極細パイプで構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
6. 前記乾燥箱の上流側に隣接して配置されて前記被洗浄物をウエットの状態にするための水切り用のエア吐出手段を更に有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の乾燥装置。
7. 前記ドライエア吐出手段にドライエアを供給するための導気経路に設けられ、前記ドライエアを暖めるための加熱手段を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の乾燥装置。
8. 前記水切り用のエア吐出手段にエアを供給するための導気経路に設けられ、前記エアを暖めるための加熱手段を更に含む、請求項６に記載の乾燥装置。
9. 前記乾燥箱が、前記搬送路を横断する方向に延びる略直方体の形状を備えている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の乾燥装置。
10. 前記入口及び前記出口が、前記搬送路を横断する方向に延びる細長い矩形の形状を備えている、ことを特徴とする請求項９に記載の乾燥装置。
11. 比較的薄く且つ平らな被洗浄物を液体で洗浄する洗浄装置と、
    該洗浄装置から被洗浄物を搬出するための搬送路に設置され、該搬送路を通る前記被洗浄物が通過することのできる入口と出口とを備えた密閉乾燥箱と、
    該乾燥箱の中に設置され、前記搬送路を通る前記被洗浄物に向けてドライエアを吐出するドライエア吐出手段とを含み、
    前記入口及び出口が前記被洗浄物の通過を許すことのできる比較的小さな開口面積に設定され、
    前記ドライエア吐出手段が、前記密閉乾燥箱の内部を乾燥状態に保持するように、少なくとも該被洗浄物の移動方向に関して垂直に該被洗浄物に対してドライエアを吐出するように配置され、被洗浄物に対して吐出されたドライエアは、入口及び出口を通じて外部に逃げ、
    ドライエアの露点は、−７０℃乃至−８０℃であることを特徴とする洗浄を含む乾燥システム。
12. 前記乾燥箱の上流側に隣接して配置されて前記被洗浄物をウエットの状態にするための水切り用のエア吐出手段を更に有することを特徴とする請求項１１に記載の洗浄を含む乾燥システム。

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