JP4209167B2

JP4209167B2 - Cleaning device and cleaning method

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Publication number: JP4209167B2
Application number: JP2002297218A
Authority: JP
Inventors: 健一三森
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: JP2004130215A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスや液晶表示パネル等の洗浄技術に関し、特に、半田処理により製品上に強固に付着した微小な半田ボール等の異物を除去するの用いて好適な洗浄装置及び洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示パネル等の電子機器の分野においては、その製造プロセス中に被処理物である半導体基板やガラス基板を洗浄処理する工程が必須である。このような洗浄処理では、電子機器を損傷させることなく表面の汚れを強力に洗浄する必要があり、従来より、超音波を利用した洗浄装置が広く用いられている（特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、このような洗浄装置の断面形状を示す図である。この洗浄装置１０００は、スプロケットホイール１００３，１００４によって一方向に搬送されるＴＡＢテープ（フープ）１００５やこの上に配置された半導体ペレット等のワークＷを順次洗浄可能な装置であり、ＴＡＢテープ１００５を囲撓するカバー１００２の内部に、切り欠き１００２ａを介して超音波ホーン１００１の先端部が挿入されＴＡＢテープ１００５に対向配置された構造を有している。また、この洗浄装置１０００には、ＴＡＢテープ１００５と超音波ホーン１００１先端部との間隙に向けて圧縮エアを吹き付けるエアノズル（図示略）が設けられ、更に、供給されたエアを吸引するダクト１００６をカバー１００２内に備えている。
【０００４】
このような洗浄装置１０００では、スプロケットホイール１００３，１００４により超音波ホーン１００１の対向位置に搬送されたＴＡＢテープ１００５は、超音波ホーン１００１から照射される超音波により振動さる。この振動により、ＴＡＢテープ１００５やワークＷに付着した汚れが剥がされる。そして、この汚れは圧縮エアにより吹き飛ばされ、ダクト１００６内に吸引されてカバー１００２の外部へ排出される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３７２８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の洗浄装置では、超音波ホーン１００１とＴＡＢテープ１００５との間に介在する空気の振動を介してＴＡＢテープ１００５を間接的に振動させているため振動が弱く、強固に付着した異物を除去することはできない。つまり、上述の洗浄装置は、静電的な吸着力により比較的弱い結合力で付着した異物に対して効果を発揮するものの、例えば半田処理後に製品（ＴＡＢテープや半導体ペレット等）上に強固に付着した微小な半田ボール等の異物を除去することはできなかった。
また、このような異物に対して通常用いられるブラシ等により上述の半田ボールを除去することは、上述の半田ボールの径がこのようなブラシの繊維径に対して小さすぎ、繊維が効率よく半田ボールと接触しないため、困難であった。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、強固に付着した半田ボール等の異物を除去できるようにした、洗浄装置及び洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の洗浄装置は、支持材に支持されたワークを洗浄する装置であって、上記ワークに直接接触せず、上記ワークを支持した上記支持材に接触し加振することによって上記支持材を介してワークを振動させる第１の超音波振動子を備え、上記第１の超音波振動子の先端部に溝が形成され、上記第１の超音波振動子が上記ワークを上記溝によって跨いだ状態で上記支持材を接触加振するとともに、上記第１の超音波振動子が上記溝と平行方向に上記ワークに対して相対移動可能に構成したことを特徴とする。
【０００９】
本構成によれば、支持材を介してワークを振動させて異物を振り飛ばすことができるため、超音波により異物を除去する従来の方法に比べて洗浄効果が飛躍的に高まり、半田ボール等の強固に付着した異物を確実に除去することが可能となる。また、第１の超音波振動子はワークに直接接触しないため、ワークに与えるダメージを極力抑えることができる。さらに、高い洗浄効果により洗浄時間を短縮できるため、装置を小型でき、作業性も向上する。
【００１０】
このとき、上記第１の超音波振動子の先端部に溝を形成して上記第１の超音波振動子が上記ワークを上記溝によって跨いだ状態で上記支持材を接触加振するようにし、上記第１の超音波振動子が上記溝と平行方向に上記ワークに対して相対移動できるように構成してもよい。
【００１１】
本構成によれば、ワークは上記溝を通って搬送されるため、搬送中にワークと第１の超音波振動子とが干渉することはない。また、第１の超音波振動子はワークを跨いだ状態で支持材を加振するため、ワークの両側を略均等に振動させることができる。これにより、洗浄の偏りを防止できる。また、上記溝を通してワークを移動させることで、支持材上に複数支持されたワークを連続的に洗浄処理することが可能となり、処理効率を向上させることができる。この場合、上記支持材を所定の搬送路に沿って一方向に連続的に搬送する搬送手段を設けてもよい。
【００１２】
また、上記ワークを洗浄液内に浸漬する洗浄槽を設け、上記第１の超音波振動子が上記支持材を上記洗浄液内において接触加振するように構成してもよい。
本構成によれば、洗浄液によりワーク表面をより清浄に保つことができる。また、第１の超音波振動子にワークを跨いで支持材を接触加振する溝が設けられている場合、この溝とワークとの間に介在する洗浄液のキャビテーション効果によって、ワーク表面をより効果的に洗浄することができる。
【００１３】
また、上記第１の超音波振動子の上流側における上記搬送路の近傍に、上記洗浄液を加振する第２の超音波振動子を更に設けてもよい。
このように第２の超音波振動子により予めワーク表面の汚れをある程度除去しておくことで、第１の超音波振動子による洗浄処理の際に、強固に付着した異物を除去しやすくなる。
【００１４】
なお、上記ワークは、例えば半田付け端子を有する電子部材として構成される。このような電子部材では、半田処理後に小さな半田ボール等の異物が強固に付着されるため、本洗浄装置を用いてこのような電子部材を洗浄した場合、特に大きな効果を発揮する。
また、本発明において、上記第１の超音波振動子近傍において、上記ワークに向けてエアを吹き付けながらエア雰囲気中で洗浄を行う構成とすることもできる。
【００１５】
また、本発明の洗浄方法は、ワークを支持する支持材を上述の洗浄装置の第１の超音波振動子により接触加振して上記ワークを洗浄することを特徴とする。
本洗浄方法によれば、ワーク表面に強固に付着した異物をワークの振動により振り飛ばして除去できるため、超音波により洗浄する従来の洗浄方法に比べて高い洗浄効果が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１，図２はいずれも本発明の一実施形態に係る洗浄装置の要部構成を示す図であり、図３は本洗浄装置の概略構成を示す図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚みや寸法の比率等は適宜異ならせてある。
【００１７】
図３は本実施形態の洗浄装置の一例の全体構成を示すものであり、本洗浄装置には、長尺状のフープ（被洗浄物）３００を図の矢印の方向に連続的に搬送するための複数のガイドロール（搬送手段）３０１〜３０４と、このフープ３００を洗浄液４００ａ内に浸漬するための洗浄槽４００と、この洗浄槽４００内を搬送されるフープ３００の搬送路に沿って上流側から順に配置されたフランジ型振動装置（第２の超音波振動子）２００，ホーン型振動装置（第１の超音波振動子）１００とが備えられている。
【００１８】
フープ３００は例えば表面にリード線等が形成されたＴＡＢテープ等からなる長尺状の支持材であり、フープ３００上には半導体チップ等の電子機器（ワーク）Ｗが長手方向に複数実装されて支持されている。
【００１９】
フランジ型振動装置２００は、発信器（図示略）からの信号により超音波を発生する振動子２１０と、この振動子２１０から出力された超音波を反射する反射板２２０とを備えている。
振動子２１０は、振動周波数が１９ｋＨｚ〜２ＭＨｚ程度のものが用いられており、超音波のキャビテーション効果により、フープ３００やワークＷに付着したフラックス残渣を十分に除去するようになっている。
【００２０】
反射板２２０はフープ３００を挟んで振動子２１０と対向する位置に配置されており、振動子２１０から出力された超音波を反射してフープ３００及びワークＷを効率よく洗浄できるようになっている。また、反射板２２０と振動子２１０とは、発生する超音波の波長に対して例えば概ね四分の一或いは四分の三波長となる間隔Ｂに離間されており、共振効果により短時間で強力な洗浄効果が得られるようになっている。さらに、振動子２１０とフープ３００との距離（或いは反射板２２０とフープ３００との距離）Ｆは振動子２１０と反射板２２０との距離Ｂに比べて十分短くなっており、フープ３００が振動子２１０或いは反射板２２０の近傍（即ち、振動子２１０と反射板２２０との中間位置を避ける位置）を搬送されるようになっている。
【００２１】
ホーン型振動装置１００は、図１，図２に示すように、発信器１４０と、この発信器１４０からの信号により超音波振動を発生する振動子１１０と、この振動子１１０で発生した振動を伝播させる伝播部としてのコーン１２０，ホーン１３０とを備えている。
振動子１１０は、例えばＰＺＴ等からなる電歪素子とこの電歪素子を挟持する一対のメタルとをボルトで結合したボルト締めランジュバン型超音波振動子が用いられ、電極１１０ａを介してこの電歪素子の表裏に発信器１４０が接続されている。そして、この振動子１１０の上記一方のメタルからなる出力端にはコーンが接続され、電歪素子で発生した超音波振動を出力するようになっている。
【００２２】
コーン１２０，ホーン１３０は共にステンレス鋼等からなる中実の金属部材であり、互いに連結されて振動子１１０から出力された超音波振動をホーンヘッド（先端部）１３０ａに伝えるようになっている。
【００２３】
ホーン１３０は、コーン１２０との連結部から先端部のホーンヘッド１３０ａにかけて円錐状に先細った形状となっており、ヘッド１３０ａには、フープ３００の搬送路に沿うように溝１３０ｇが形成されている。この溝１３０ｇは、フープ３００上に支持されたワークＷを跨ぐ形状となっており、フープ３００がガイドロール３０１〜３０４によって搬送される際に、フープ３００上に支持されたワークＷがホーンヘッド１３０ａと干渉しないようになっている。また、溝１３０の両側のホーンヘッド１３０ａはフープ３００に接触するように配置されており、フープ３００が搬送路に沿って搬送される際に、ホーンヘッド１３０ａがワークＷを跨いでフープ３００を接触加振するようになっている。
【００２４】
すなわち、ホーン型振動装置１００では、超音波のキャビテーション効果によらずに直接フープ３００を接触加振することで、フープ３００やワークＷに対して大きな振動エネルギーを付与でき、このような振動によりフープ３００やワークＷに付着した異物を振り飛ばすようになっている。このため、ホーン型振動装置１００では振幅が大きい適当な周波数の振動を発生させることが好ましく、具体的には、振動周波数は、１９ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ未満の範囲とすることが好ましい。後述の［実施例］の項で説明するように、周波数が１９ｋＨｚを下回る場合には十分な洗浄効果が得られず、不良判定とはならない５０μｍレベルの異物が残ってしまう。一方、周波数が２００ｋＨｚ以上では、ワークＷにクラック等が発生しやすくなる。
【００２５】
また、超音波振動の振幅は大きいほうが洗浄効果は高いが、ワークＷの損傷を防ぐ見地からは３０μｍ以下とすることが好ましい。後述の［実施例］の項で説明するように、フープ３００やワークＷの損傷は超音波振動の振幅に大きく依存し、振幅が３０μｍを超えると、フープ３００が大きく揺さぶられて疲労破壊され易くなるとともに、フープ３００上に実装されたワークＷの端子部に折れ，剥がれ，クラック等が生じやすくなる。
【００２６】
洗浄槽４００には、炭化水素系半田フラックス洗浄液４００ａが貯留されており、ガイドロール３０２，３０３をこの洗浄液４００ａ内に浸漬している。また、この洗浄槽４００には、フープ３００の搬送路の下流側と上流側とに、それぞれ洗浄液４００ａの供給部４１０と回収部４２０とが設けられており、洗浄槽４００内の洗浄液４００ａを対流させてフープ３００やワークＷから除去された異物を槽外に排出するようになっている。なお、回収部４２０で回収された洗浄液４００ａはポンプ４３０によって再び供給部４１０側に戻されるとともに、フィルタ４４０によって液内の異物が除去されるようになっている。
【００２７】
次に、本洗浄装置の洗浄動作について説明する。
まず、半田処理工程から導入されたフープ３００は、ガイドロール３０１，３０２によって洗浄槽４００に導かれ、洗浄液４００ａ内を搬送される。
そして、フランジ型振動装置２００で発生した超音波により、振動子２１０とフープ３００、或いは、反射板２２０とフープ３００との間に介在する洗浄液４００ａが振動されてフープ３００及びワークＷの表面に付着したフラックス残渣が十分に除去される。
【００２８】
そして、フープ３００は、更にホーン型振動装置１００に接触しながら搬送され、ホーンヘッド１３０ａの加振により表面に強固に付着した小さな半田ボール等の異物が振り飛ばされて除去される。また、フープ３００に支持されたワークＷはホーンヘッド１３０ａの溝１３０ｇ内を搬送され、支持材であるフープ３００の振動により同様の原理で、表面に強固に付着した異物が除去される。また、この際、ホーンヘッド１３０ａから照射される超音波によりワークＷ周囲の洗浄液が振動され、キャビテーション効果により更に高い洗浄効果が得られる。
なお、振動子１００，２００により除去された異物は、洗浄液４００ａの対流により回収部４２０に回収され、フープ３００やワークＷに再付着することはない。
【００２９】
そして、フープ３００はガイドロール３０３，３０４により洗浄槽４００から引き上げられ、リンス工程に搬出される。
したがって、本実施形態の洗浄装置によれば、フープ３００を介してワークＷを振動させて異物を振り飛ばすことができるため、超音波のキャビテーションの効果により異物を除去する従来の方法に比べて洗浄効果を飛躍的に高めることができる。また、ホーン型振動装置１００はワークＷに直接接触しないため、端子部の折れ，剥がれ，クラック等の発生やワークＷの製品特性の劣化を極力防止することができる。
【００３０】
また、ホーンヘッド１３０ａにワークＷを通すための溝１３０ｇが形成されているため、フープ３００をホーン型振動装置１００に接触させた状態で連続的に搬送することができる。このため、フープ３００上に実装された複数のワークＷを連続的に洗浄でき、処理効率を高めることができる。また、ホーンヘッド１３０ａは溝１３０ｇによってワークＷを跨いだ状態で、ワークＷの両側部付近のフープ３００を加振するため、ワークＷの両側を略均等に振動させることができる。このため、例えば溝のないホーンヘッドによりワークＷの片側だけ振動させた場合に比べて、洗浄の偏りが防止され、ワークＷを均一に洗浄できる。
【００３１】
さらに、本洗浄装置では、一連の洗浄を洗浄液４００ａ内で行なっているため、ワークＷやフープ３００の表面を清浄に保つことができる。また、ホーン型振動装置１００で洗浄する場合に、上述のフープ３００の振動による効果に加えて、溝１３０ｇとワークＷとの間に介在する洗浄液４００ａのキャビテーション効果により、ワークＷをより効果的に洗浄することができる。
【００３２】
また、本洗浄装置では、フランジ型振動装置２００によって予めワークＷの異物をある程度除去しているため、ホーン型振動装置１００で洗浄する際に、洗浄エネルギーを強固に付着した異物に集中させることができる。このように二段階に分けて洗浄処理を行なうことで、洗浄効率を高めることができる。
【００３３】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、ワークＷを半導体チップ等の電子機器として説明しているが、ワークＷはこれに限定されず、種々の電子部材に対して本発明の洗浄装置を適用することができる。特に、ワークＷを半田付け端子を有する電子部材とした場合、本洗浄装置では、半田処理後に表面に強固に付着した小さな半田くずやフラックス残渣等を除去できるため、効果が大きい。
【００３４】
また、上記実施形態では、洗浄処理を洗浄液４００a内で行なっているが、この代わりに洗浄処理をエア雰囲気中で行なってもよい。この場合、振動によりワークＷやフープ３００から除去された異物が再付着することを防止するために、各振動子１００，２００近傍では、ワークＷに向けてエアを吹き付ける等してエアを対流させるようにすることが望ましい。
さらに、上記実施形態では、ホーン型振動装置１００の上流側に、補助的な洗浄装置としてフランジ型振動装置２００を配しているが、このフランジ型振動装置２００を省略することも可能である。
【００３５】
【実施例】
本発明者らは、本発明の効果を実証するために、本発明に係る構成の洗浄装置を実際に作製した。
本実施例の洗浄装置は、図３に示す構成を基本とし、フランジ型振動装置として最大出力１００Ｗ，振動周波数２８ＫＨｚのもの（日本アレックス製）を用い、ホーン型振動装置として以下の三種類（Ａ〜Ｃ）のものを用いた。
Ａ：最大出力４５Ｗ，振動周波数１９．５ｋＨｚ，最大振動振幅３５μｍ
Ｂ：最大出力４５０Ｗ，振動周波数２０ｋＨｚ，最大振動振幅６０μｍ
Ｃ：最大出力３００Ｗ，振動周波数３０ｋＨｚ，最大振動振幅１５μｍ
【００３６】
［実施例１］
本実施例１では、ホーン型振動装置として、最大出力の最も小さい上述のＡタイプのもの（カイジョー製）を用い、品質工学的検討を行なった。そして、以下の８項目の制御因子を下記の表１のように変化させて洗浄効果を測定した。
制御因子１：フランジ型振動装置に対するホーン型振動装置のフープ搬送路上の位置
制御因子２：フランジ型振動装置における振動子と反射板との間隔
制御因子３：洗浄液の液温
制御因子４：フープの送り速度
制御因子５：洗浄槽のポンプ圧力
制御因子６：フランジ型振動装置における振動子とフープとの距離
制御因子７：ホーン型振動装置の振動強度
制御因子８：フランジ型振動装置の振動強度
【００３７】
なお、制御因子６では、フープと振動子とが近接した状態（フープと振動子との距離が３ｍｍ程度）を「上」、フープと反射板とが近接した状態（フープと反射板との距離が３ｍｍ程度）を「下」、フープが振動子と反射板との中間に位置した状態を「中」としている。また、制御因子７，８における振動強度のレベルは、４５０Ｗ入力時を１０として規定されている。
【００３８】
【表１】

【００３９】
図４は、上述の各制御因子１〜８に対する要因効果図であり、横軸を制御因子、縦軸を洗浄効果としている。なお、本実施例では、ワークを５０個用い、フラックスの除去できたワーク，半田ボールの除去できたワーク，フラックスと半田との双方を除去できたワークについて、１８通りの実験を行ない、ＳＮ比（ｄｂ）を求めた。そして、各要因に関係している実験のＳＮ比を合計し、実験数で割った水準別平均を縦軸に示した。図４では、このＳＮ比が大きいほど、製品上に付着した微小な半田ボールが少なく、良好に洗浄できていることを示している。
【００４０】
制御因子１に関しては、上流側とした構成（第１水準）に比べて、ホーン型振動装置の設置位置を下流側とした構成（第２水準）において、洗浄効果が若干改善されている。これは、フランジ型振動装置によって微小な半田ボール以外の汚れを予め洗浄しておくことで、ホーン型振動装置による振動エネルギーを半田ボールのみに集中できた結果と考えられる。
【００４１】
また、制御因子２に関しては、振動子と反射板との間隔が１２ｍｍ（第１水準）のときに最大の洗浄効果が得られることがわかる。この間隔は、発生する超音波の波長（約４４ｍｍ）の概ね４分の１の長さであり、振動子から照射された超音波が、振動子と反射板との間で共振し、超音波のキャビテーション効果が高まったと考えられる。したがって、反射板と振動子との間隔を超音波の波長の概ね４分のｎ（ｎ：奇数）とすることで、洗浄効果は高まると考えられる。
【００４２】
制御因子３に関しては、液温を４５℃（第１水準）から５５℃（第２水準）とすることで洗浄効果が大きく改善されたが、それ以上の温度変化に対しては洗浄効果に変化はなく略一定となった（第３水準参照）。したがって、液温は５５℃以上とすることで良好な洗浄効果が得られることがわかる。
制御因子６に関しては、フープが反射板と振動子との中間位置を搬送される場合に最も洗浄効果が小さく、フープを振動子或いは反射板に近接させて搬送することが重要であると考えられる。
【００４３】
制御因子４に関してはフープ送り速度が遅いほど、制御因子７，８に関しては振動強度が強いほど、洗浄効果が高くなっており、予想通りの結果といえる。なお、制御因子８では、最も振動強度の高い第３水準で洗浄効果が下がっているが、この原因については良くわかっていない。また、制御因子５に関しては、０．０３ＭＰａに最適値があることがわかる。
【００４４】
なお、本実施例１では、不良判定とはならない５０μｍレベルの異物が残存するワークがあるものの、接触型のホーン型振動装置を用いているため、不良原因となる半田ボールの洗浄効果については良好な結果が得られた。
【００４５】
［実施例２］
本実施例２では、ホーン型振動装置として、Ｂタイプのもの（日本アレックス製）を用い、以下の８項目の制御因子を下表２のように変化させて洗浄効果を測定した。
制御因子１：ホーン型振動装置とフープとの接触の有無
制御因子２：フランジ型振動装置における振動子と反射板との間隔
制御因子３：洗浄液の液温
制御因子４：洗浄液の汚れレベル
制御因子５：洗浄液のポンプ圧力
制御因子６：フランジ型振動装置における振動子とフープとの距離
制御因子７：ホーン型振動装置の振動強度
制御因子８：フランジ型振動装置の振動強度
【００４６】
なお、制御因子４では、新品の（即ち、フラックスの溶解量が５ｗ％未満である）洗浄液を「きれい」、フラックスが５ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満溶解しているものを「普通」、フラックスが１０ｗｔ％以上溶解しているものを「汚い」としている。
【００４７】
【表２】

【００４８】
図５は、上述の各制御因子１〜８に対する要因効果図であり、横軸を制御因子、縦軸を洗浄効果とし、洗浄効果をＳＮ比で示している。
制御因子１に関しては、ホーンヘッドとフープとの接触の有無に応じて洗浄効果が大きく異なり、ホーンヘッドとフープとを接触させない構成（第２水準）では殆ど洗浄効果が得られないことがわかる。上記実施形態で説明したように、ホーンヘッドによりフープを接触加振する第１水準の構成と、ホーンヘッドから照射される超音波のキャビテーション効果により洗浄を行なう第２水準の構成とでは、そもそも洗浄原理（方法）が異なり、フープを直接加振して異物を振り飛ばす本方法によらなければ、強固に付着した異物は除去できないことがわかる。
【００４９】
制御因子２，６に関しては上記実施例１と同様の結果が得られ、振動子と反射板との間隔が、振動波長の概ね４分の１の時に高い洗浄効果が得られ、又、振動子と反射板との中間位置を避けてフープを搬送することが好ましい。
制御因子４に関しては、洗浄液が汚い場合（第３水準）において最も洗浄効果が高くなっている。つまり、この程度の洗浄液の汚染は洗浄低下を招かず、一定範囲内であれば、洗浄液の汚染レベルに依らずに洗浄可能と考えられる。
【００５０】
なお、本実施例２では、上記実施例１に比べて高出力のホーン型振動装置を用いているため、ワーク表面のフラックス残渣は完全に除去された。しかし、フープの搬送を止めてホーンヘッドをフープの同一箇所に４分間連続当てて発振すると、ワークの端子部が折れて落下する現象が見られた。これは、端子がホーンヘッドにより大きく揺さぶられてその根本が疲労破壊したためと考えられ、振動振幅や振動周波数を最適に調整する必要がある。
【００５１】
［実施例３］
本実施例３では、ホーン型振動装置として、Ｃタイプのもの（日本アレックス製）を用い、以下の６項目の制御因子を下表３のように変化させて洗浄効果を測定した。
制御因子１：フランジ型振動装置における振動子と反射板との間隔
制御因子２：洗浄液の液温
制御因子３：洗浄液の汚れレベル
制御因子４：洗浄液のポンプ圧力
制御因子５：フランジ型振動装置における振動子とフープとの距離
制御因子６：フランジ型振動装置の振動強度
【００５２】
【表３】

【００５３】
本実施例３では、上記各制御因子の変化に依らず、全てのもので、フラックス残渣及び半田ボール残りのない完全な良品となった。このことから、洗浄効果にはホーン型振動装置の超音波条件が大きく影響していることがわかる。ホーン型振動装置の洗浄作用は、超音波のキャビテーション効果ではなく、直接フープを接触加振して異物を振り飛ばす作用であるため、上記実施例２に比べて振動周波数を高め且つ振幅を抑えた本実施例３において、高い洗浄効果が発揮され、端子部の折れ等の不具合のない結果が得られたと考えられる。
【００５４】
また、本実施例３では、フープの搬送を止めてホーンヘッドをフープの同一箇所に当てて４分間連続発振させてもワークの端子部の折れやクラック等は見られなかった。つまり、ワークの損傷はホーン型振動装置の振動振幅に大きく関係しており、振動振幅を、損傷を発生しない範囲とすることでワークの破損を回避できることがわかる。
したがって、ワークへの負荷を和らげて高い洗浄効果を得るためには、フープに対して、振幅がワークを損傷しない範囲で大きく且つ適当な周波数の振動を与えることが重要となる。
【００５５】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、支持材を介してワークを振動させて異物を振り飛ばすことができるため、超音波のキャビテーションの効果により異物を除去する従来の方法に比べて洗浄効果が飛躍的に高まり、半田ボール等の強固に付着した異物を確実に除去することが可能となる。また、第１の超音波振動子はワークに直接接触しないため、ワークに与えるダメージを極力抑えることができる。さらに、高い洗浄効果により洗浄時間を短縮できるため、装置を小型にすることができ、作業性も向上する。
また、本発明によれば、第１の超音波振動子による支持体の直接加振により支持体に搭載したワークを加振して異物を除去できるとともに、支持体上のワークを溝によって避けながら支持体に第１の超音波振動子を直接接触させつつ加振できるので、支持体上の複数のワークを第１の超音波振動子との干渉を避けながら連続洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る洗浄装置の要部構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る洗浄装置の要部構成を示す図であり、図１のＰ矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る洗浄装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る洗浄装置の洗浄効果を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る洗浄装置の洗浄効果を示す図である。
【図６】従来の洗浄装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１００ホーン型振動装置（第１の超音波振動子）
１３０ａホーンヘッド（先端部）
１３０ｇ溝
２００フランジ型振動装置（第２の超音波振動子）
３００フープ（支持材）
３０１〜３０４ガイドロール（搬送手段）
４００洗浄槽
４００ａ洗浄液
Ｗワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning technique for semiconductor devices, liquid crystal display panels, and the like, and more particularly to a cleaning apparatus and a cleaning method suitable for removing foreign matters such as fine solder balls firmly attached to products by soldering. It is.
[0002]
[Prior art]
In the field of electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal display panels, a process of cleaning a semiconductor substrate or glass substrate, which is an object to be processed, during the manufacturing process is essential. In such a cleaning process, it is necessary to powerfully clean the surface dirt without damaging the electronic device, and conventionally, a cleaning apparatus using ultrasonic waves has been widely used (see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 6 is a view showing a cross-sectional shape of such a cleaning apparatus. The cleaning device 1000 is a device capable of sequentially cleaning a TAB tape (hoop) 1005 conveyed in one direction by

sprocket wheels

1003 and 1004 and a workpiece W such as a semiconductor pellet disposed on the TAB tape 1005. The end portion of the ultrasonic horn 1001 is inserted into the encircling cover 1002 through a notch 1002a and is arranged to face the TAB tape 1005. The cleaning device 1000 is provided with an air nozzle (not shown) for blowing compressed air toward the gap between the TAB tape 1005 and the tip of the ultrasonic horn 1001, and further includes a duct 1006 for sucking the supplied air. The cover 1002 is provided.
[0004]
In such a cleaning apparatus 1000, the TAB tape 1005 conveyed to the position facing the ultrasonic horn 1001 by the

sprocket wheels

1003 and 1004 is vibrated by the ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic horn 1001. Due to this vibration, the dirt attached to the TAB tape 1005 and the workpiece W is peeled off. The dirt is blown off by the compressed air, sucked into the duct 1006, and discharged to the outside of the cover 1002.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-237283 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described cleaning apparatus, the TAB tape 1005 is indirectly vibrated through the vibration of the air interposed between the ultrasonic horn 1001 and the TAB tape 1005, and thus the vibration is weak, and the foreign matter adhered firmly is removed. It cannot be removed. In other words, the above-described cleaning apparatus is effective against foreign substances adhering with a relatively weak binding force due to electrostatic attraction, but for example, firmly on a product (TAB tape, semiconductor pellet, etc.) after soldering. It was impossible to remove foreign matters such as attached fine solder balls.
In addition, removing the above-mentioned solder balls with a brush or the like that is normally used for such foreign matters is that the diameter of the above-mentioned solder balls is too small with respect to the fiber diameter of such brushes, and the fibers are efficiently soldered. It was difficult because it was not in contact with the ball.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a cleaning apparatus and a cleaning method that can remove foreign matters such as solder balls that adhere firmly.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the cleaning device of the present invention is a device for cleaning a work supported by a support material, and does not directly contact the work but contacts and supports the support material supporting the work. A first ultrasonic transducer that vibrates the workpiece through the support material by shaking;A groove is formed at the tip of the first ultrasonic transducer, and the first ultrasonic transducer contacts and vibrates the support material with the workpiece straddling the groove. The ultrasonic transducer can be moved relative to the workpiece in the direction parallel to the groove.It is characterized by that.
[0009]
According to this configuration, since the workpiece can be vibrated through the support material and the foreign matter can be shaken off, the cleaning effect is greatly improved compared to the conventional method of removing the foreign matter by ultrasonic waves, such as solder balls. It becomes possible to reliably remove the foreign matter firmly adhered. Further, since the first ultrasonic transducer does not directly contact the workpiece, damage to the workpiece can be suppressed as much as possible. Furthermore, since the cleaning time can be shortened by a high cleaning effect, the apparatus can be downsized and the workability can be improved.
[0010]
At this time, a groove is formed at the tip of the first ultrasonic transducer so that the first ultrasonic transducer contacts and excites the support material in a state where the workpiece is straddled by the groove, The first ultrasonic transducer may be configured to move relative to the workpiece in a direction parallel to the groove.
[0011]
According to this configuration, since the workpiece is conveyed through the groove, the workpiece and the first ultrasonic transducer do not interfere with each other during conveyance. In addition, since the first ultrasonic transducer vibrates the support material in a state of straddling the workpiece, both sides of the workpiece can be vibrated substantially evenly. As a result, uneven cleaning can be prevented. In addition, by moving the workpiece through the groove, it is possible to continuously wash a plurality of workpieces supported on the support material, thereby improving the processing efficiency. In this case, you may provide the conveyance means which conveys the said support material continuously to one direction along a predetermined conveyance path.
[0012]
Further, a cleaning tank for immersing the workpiece in the cleaning liquid may be provided, and the first ultrasonic vibrator may be configured to contact and vibrate the support material in the cleaning liquid.
According to this configuration, the workpiece surface can be kept clean by the cleaning liquid. Further, when the first ultrasonic transducer is provided with a groove for contacting and exciting the support material across the work, the work surface is more effective due to the cavitation effect of the cleaning liquid interposed between the groove and the work. Can be cleaned.
[0013]
Further, a second ultrasonic transducer for exciting the cleaning liquid may be further provided in the vicinity of the transport path on the upstream side of the first ultrasonic transducer.
In this way, by removing a certain amount of dirt on the workpiece surface in advance by the second ultrasonic vibrator, it becomes easy to remove the foreign matter firmly adhered during the cleaning process by the first ultrasonic vibrator.
[0014]
  In addition, the said workpiece | work is comprised as an electronic member which has a soldering terminal, for example. In such an electronic member, foreign matters such as small solder balls are firmly attached after the soldering process. Therefore, when such an electronic member is cleaned using this cleaning apparatus, a particularly great effect is exhibited.
  Moreover, in this invention, it can also be set as the structure which cleans in an air atmosphere, spraying air toward the said workpiece | work in the vicinity of the said 1st ultrasonic transducer | vibrator.
[0015]
In addition, the cleaning method of the present invention is characterized in that the workpiece is cleaned by contacting and vibrating a support material that supports the workpiece with the first ultrasonic vibrator of the above-described cleaning apparatus.
According to this cleaning method, the foreign matter firmly adhered to the workpiece surface can be removed by shaking off the workpiece vibration, so that a higher cleaning effect can be obtained as compared with a conventional cleaning method in which cleaning is performed using ultrasonic waves.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing a main part configuration of a cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the cleaning apparatus. In all of the following drawings, the thicknesses and dimensional ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
[0017]
FIG. 3 shows an overall configuration of an example of the cleaning apparatus of the present embodiment. In this cleaning apparatus, a long hoop (object to be cleaned) 300 is continuously conveyed in the direction of the arrow in the figure. A plurality of guide rolls (conveying means) 301 to 304, a cleaning tank 400 for immersing the hoop 300 in the cleaning liquid 400a, and an upstream side along a conveying path of the hoop 300 conveyed in the cleaning tank 400 A flange type vibration device (second ultrasonic transducer) 200 and a horn type vibration device (first ultrasonic transducer) 100 are provided in order.
[0018]
The hoop 300 is a long support material made of, for example, a TAB tape having a lead wire or the like formed on its surface. A plurality of electronic devices (workpieces) W such as semiconductor chips are mounted on the hoop 300 in the longitudinal direction. It is supported.
[0019]
The flange-type vibration device 200 includes a vibrator 210 that generates an ultrasonic wave in response to a signal from a transmitter (not shown), and a reflecting plate 220 that reflects the ultrasonic wave output from the vibrator 210.
The vibrator 210 having a vibration frequency of about 19 kHz to 2 MHz is used, and the flux residue attached to the hoop 300 and the workpiece W is sufficiently removed by an ultrasonic cavitation effect.
[0020]
The reflection plate 220 is disposed at a position facing the vibrator 210 with the hoop 300 interposed therebetween, so that the ultrasonic wave output from the vibrator 210 is reflected so that the hoop 300 and the workpiece W can be efficiently cleaned. . Further, the reflecting plate 220 and the vibrator 210 are separated from each other by an interval B that is, for example, approximately one quarter or three quarters of the wavelength of the generated ultrasonic wave, and are powerful in a short time due to the resonance effect. Cleansing effect can be obtained. Furthermore, the distance F between the vibrator 210 and the hoop 300 (or the distance between the reflector 220 and the hoop 300) F is sufficiently shorter than the distance B between the vibrator 210 and the reflector 220, and the hoop 300 is made of the vibrator. 210 or the vicinity of the reflector 220 (that is, a position that avoids an intermediate position between the vibrator 210 and the reflector 220) is conveyed.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, the horn-type vibration device 100 includes a transmitter 140, a vibrator 110 that generates ultrasonic vibrations based on a signal from the transmitter 140, and vibrations generated by the vibrator 110. A cone 120 and a horn 130 are provided as propagation parts for propagation.
As the vibrator 110, a bolted Langevin type ultrasonic vibrator in which an electrostrictive element made of, for example, PZT or the like and a pair of metals sandwiching the electrostrictive element are coupled with bolts is used. A transmitter 140 is connected to the front and back of the element. A cone is connected to the output end made of the one metal of the vibrator 110 so as to output ultrasonic vibration generated by the electrostrictive element.
[0022]
The cone 120 and the horn 130 are both solid metal members made of stainless steel or the like, and are connected to each other so as to transmit the ultrasonic vibration output from the vibrator 110 to the horn head (tip portion) 130a.
[0023]
The horn 130 has a conically tapered shape from the connecting portion with the cone 120 to the horn head 130a at the tip, and the head 130a has a groove 130g formed along the conveyance path of the hoop 300. Yes. The groove 130g has a shape straddling the workpiece W supported on the FOUP 300. When the FOUP 300 is conveyed by the guide rolls 301 to 304, the workpiece W supported on the FOUP 300 is moved to the horn head 130a. So that it does not interfere with. Further, the horn heads 130a on both sides of the groove 130 are arranged so as to contact the hoop 300. When the hoop 300 is conveyed along the conveyance path, the horn head 130a contacts the hoop 300 across the workpiece W. It is designed to vibrate.
[0024]
That is, in the horn type vibration device 100, a large vibration energy can be applied to the hoop 300 or the workpiece W by directly vibrating the hoop 300 without depending on the ultrasonic cavitation effect. The foreign matter adhering to 300 or the workpiece W is shaken off. For this reason, it is preferable that the horn-type vibration device 100 generates vibration having an appropriate frequency with a large amplitude. Specifically, the vibration frequency is preferably in a range of 19 kHz or more and less than 200 kHz. As will be described in the section of [Example] described later, when the frequency is lower than 19 kHz, a sufficient cleaning effect cannot be obtained, and a 50 μm level foreign matter that does not become a defective determination remains. On the other hand, when the frequency is 200 kHz or more, cracks and the like are likely to occur in the workpiece W.
[0025]
In addition, the larger the amplitude of the ultrasonic vibration, the higher the cleaning effect. As will be described later in the [Example] section, damage to the hoop 300 and the workpiece W greatly depends on the amplitude of the ultrasonic vibration. When the amplitude exceeds 30 μm, the hoop 300 is greatly shaken and easily damaged by fatigue. At the same time, the workpiece W mounted on the hoop 300 is likely to be broken, peeled off, cracked, or the like.
[0026]
The cleaning tank 400 stores a hydrocarbon-based solder flux cleaning solution 400a, and the guide rolls 302 and 303 are immersed in the cleaning solution 400a. Further, the cleaning tank 400 is provided with a supply unit 410 and a recovery unit 420 for the cleaning liquid 400a on the downstream side and the upstream side of the conveyance path of the FOUP 300, respectively, so that the cleaning liquid 400a in the cleaning tank 400 is convected. The foreign matter removed from the hoop 300 or the workpiece W is discharged out of the tank. The cleaning liquid 400a recovered by the recovery unit 420 is returned to the supply unit 410 again by the pump 430, and foreign matter in the liquid is removed by the filter 440.
[0027]
Next, the cleaning operation of this cleaning apparatus will be described.
First, the FOUP 300 introduced from the soldering process is guided to the cleaning tank 400 by the guide rolls 301 and 302 and is conveyed in the cleaning liquid 400a.
Then, the ultrasonic wave generated by the flange-type vibration device 200 vibrates the cleaning liquid 400a interposed between the vibrator 210 and the hoop 300 or between the reflector 220 and the hoop 300 and adheres to the surfaces of the hoop 300 and the workpiece W. The removed flux residue is sufficiently removed.
[0028]
The hoop 300 is further conveyed while being in contact with the horn type vibration device 100, and foreign matters such as small solder balls firmly attached to the surface by the vibration of the horn head 130a are shaken off and removed. Further, the workpiece W supported by the FOUP 300 is transported in the groove 130g of the horn head 130a, and the foreign matter firmly adhered to the surface is removed by the same principle by the vibration of the FOUP 300 as the support material. At this time, the cleaning liquid around the workpiece W is vibrated by the ultrasonic wave irradiated from the horn head 130a, and a higher cleaning effect is obtained due to the cavitation effect.
The foreign matter removed by the

vibrators

100 and 200 is recovered by the recovery unit 420 by the convection of the cleaning liquid 400a and does not reattach to the FOUP 300 or the workpiece W.
[0029]
Then, the hoop 300 is pulled up from the cleaning tank 400 by the guide rolls 303 and 304 and carried out to the rinsing process.
Therefore, according to the cleaning apparatus of the present embodiment, the workpiece W can be vibrated through the FOUP 300 and the foreign matter can be shaken off. Therefore, the cleaning is performed as compared with the conventional method of removing the foreign matter due to the effect of ultrasonic cavitation. The effect can be dramatically increased. Further, since the horn-type vibration device 100 does not directly contact the workpiece W, it is possible to prevent the terminal portion from being bent, peeled off, cracked, or the like and the deterioration of the product characteristics of the workpiece W as much as possible.
[0030]
Further, since the groove 130g for passing the workpiece W is formed in the horn head 130a, the hoop 300 can be continuously conveyed while being in contact with the horn type vibration device 100. For this reason, the some workpiece | work W mounted on the hoop 300 can be wash | cleaned continuously, and processing efficiency can be improved. Further, since the horn head 130a vibrates the hoop 300 in the vicinity of both sides of the workpiece W in a state where the horn head 130a straddles the workpiece W by the groove 130g, both sides of the workpiece W can be vibrated substantially evenly. For this reason, compared with the case where only one side of the workpiece W is vibrated by, for example, a horn head without a groove, the cleaning bias is prevented, and the workpiece W can be cleaned uniformly.
[0031]
Furthermore, in this cleaning apparatus, since a series of cleaning is performed in the cleaning liquid 400a, the surfaces of the workpiece W and the FOUP 300 can be kept clean. Further, when cleaning with the horn type vibration device 100, in addition to the effect of the vibration of the hoop 300 described above, the work W is more effectively obtained by the cavitation effect of the cleaning liquid 400a interposed between the groove 130g and the work W. Can be washed.
[0032]
Further, in this cleaning apparatus, since the foreign matter on the workpiece W is removed to some extent by the flange-type vibration device 200, the cleaning energy can be concentrated on the firmly attached foreign matter when cleaning with the horn-type vibration device 100. it can. In this way, the cleaning efficiency can be increased by performing the cleaning process in two stages.
[0033]
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can implement in various deformation | transformation in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the workpiece W is described as an electronic device such as a semiconductor chip. However, the workpiece W is not limited to this, and the cleaning apparatus of the present invention can be applied to various electronic members. . In particular, when the workpiece W is an electronic member having a soldering terminal, this cleaning apparatus is highly effective because it can remove small solder scraps, flux residues, and the like firmly adhered to the surface after the soldering process.
[0034]
In the above embodiment, the cleaning process is performed in the cleaning liquid 400a. Instead, the cleaning process may be performed in an air atmosphere. In this case, in order to prevent the foreign matter removed from the workpiece W and the hoop 300 from re-adhering due to vibration, air is convected near the

vibrators

100 and 200 by blowing air toward the workpiece W, for example. It is desirable to do so.
Furthermore, in the said embodiment, although the flange type vibration apparatus 200 is distribute | arranged as an auxiliary washing | cleaning apparatus in the upstream of the horn type vibration apparatus 100, this flange type vibration apparatus 200 is also omissible.
[0035]
【Example】
In order to demonstrate the effect of the present invention, the inventors actually manufactured a cleaning apparatus having a configuration according to the present invention.
The cleaning device of the present embodiment is based on the configuration shown in FIG. 3 and uses a flange type vibration device having a maximum output of 100 W and a vibration frequency of 28 kHz (manufactured by Nippon Alex), and the following three types of horn type vibration devices (A ~ C) were used.
A: Maximum output 45 W, vibration frequency 19.5 kHz, maximum vibration amplitude 35 μm
B: Maximum output 450 W, vibration frequency 20 kHz, maximum vibration amplitude 60 μm
C: Maximum output 300 W, vibration frequency 30 kHz, maximum vibration amplitude 15 μm
[0036]
[Example 1]
In the first embodiment, the above-mentioned type A (manufactured by Kaijo) having the smallest maximum output was used as the horn type vibration device, and quality engineering studies were performed. And the control effect of the following 8 items was changed as shown in following Table 1, and the cleaning effect was measured.
Control factor 1: Position of the horn type vibration device on the hoop conveyance path with respect to the flange type vibration device
Control factor 2: Distance between vibrator and reflector in flange-type vibration device
Control factor 3: Cleaning fluid temperature
Control factor 4: Hoop feed speed
Control factor 5: Pump pressure of washing tank
Control factor 6: Distance between vibrator and hoop in flange-type vibration device
Control factor 7: Vibration intensity of horn type vibration device
Control factor 8: Vibration intensity of flange type vibration device
[0037]
In the control factor 6, the state where the hoop and the vibrator are close to each other (distance between the hoop and the vibrator is about 3 mm) is “up”, and the state where the hoop and the reflector are close (distance between the hoop and the reflector). Is about 3 mm), and the state where the hoop is positioned between the vibrator and the reflector is called “medium”. The level of vibration intensity in the control factors 7 and 8 is defined as 10 when 450 W is input.
[0038]
[Table 1]

[0039]
FIG. 4 is a factor effect diagram for the control factors 1 to 8 described above, in which the horizontal axis represents the control factor and the vertical axis represents the cleaning effect. In the present example, 50 experiments were performed, 18 kinds of experiments were conducted on the work from which flux was removed, the work from which solder balls were removed, and the work from which both flux and solder were removed, and the SN ratio was obtained. (Db) was determined. And the SN ratio of the experiment related to each factor was totaled, and the average according to the level divided by the number of experiments is shown on the vertical axis. FIG. 4 shows that the larger the S / N ratio, the smaller the number of fine solder balls adhering to the product and the better the cleaning.
[0040]
Regarding the control factor 1, the cleaning effect is slightly improved in the configuration (second level) in which the installation position of the horn type vibration device is in the downstream side, compared to the configuration in the upstream side (first level). This is considered to be a result of concentrating the vibration energy by the horn type vibration device only on the solder ball by previously cleaning dirt other than the minute solder ball by the flange type vibration device.
[0041]
As for the control factor 2, it can be seen that the maximum cleaning effect can be obtained when the distance between the vibrator and the reflector is 12 mm (first level). This interval is approximately a quarter of the wavelength of the generated ultrasonic wave (about 44 mm), and the ultrasonic wave irradiated from the vibrator resonates between the vibrator and the reflection plate, and the ultrasonic wave. It is thought that the cavitation effect increased. Therefore, it is considered that the cleaning effect is enhanced by setting the interval between the reflection plate and the vibrator to approximately n / 4 (n: odd number) of the ultrasonic wavelength.
[0042]
With regard to control factor 3, the cleaning effect was greatly improved by changing the liquid temperature from 45 ° C. (first level) to 55 ° C. (second level). It was almost constant (see Level 3). Therefore, it can be seen that a good cleaning effect can be obtained by setting the liquid temperature to 55 ° C. or higher.
Regarding the control factor 6, it is considered that the cleaning effect is the smallest when the hoop is transported at an intermediate position between the reflector and the vibrator, and it is important that the hoop is transported close to the vibrator or the reflector. .
[0043]
With respect to the control factor 4, the slower the hoop feed speed is, and with respect to the control factors 7 and 8, the stronger the vibration intensity is, the higher the cleaning effect is. In the control factor 8, the cleaning effect is lowered at the third level with the highest vibration intensity, but the cause is not well understood. Moreover, regarding the control factor 5, it turns out that there exists an optimal value in 0.03 MPa.
[0044]
In Example 1, although there is a work in which foreign matter of 50 μm level that does not become a defect determination remains, since the contact type horn type vibration device is used, the cleaning effect of the solder ball causing the defect is good. Results were obtained.
[0045]
[Example 2]
In Example 2, a B-type vibration device (manufactured by Nippon Alex Co., Ltd.) was used as the horn type vibration device, and the following eight items of control factors were changed as shown in Table 2 below to measure the cleaning effect.
Control factor 1: Presence or absence of contact between horn type vibration device and hoop
Control factor 2: Distance between vibrator and reflector in flange-type vibration device
Control factor 3: Cleaning fluid temperature
Control factor 4: Contamination level of cleaning liquid
Control factor 5: Pump pressure of cleaning liquid
Control factor 6: Distance between vibrator and hoop in flange-type vibration device
Control factor 7: Vibration intensity of horn type vibration device
Control factor 8: Vibration intensity of flange type vibration device
[0046]
In the control factor 4, a new cleaning solution (that is, a flux dissolution amount of less than 5 w%) is “clean”, a flux dissolved in a range of 5 wt% to less than 10 wt% is “normal”, and a flux is 10 wt%. Those that are dissolved more than% are considered "dirty".
[0047]
[Table 2]

[0048]
FIG. 5 is a factor effect diagram for each of the control factors 1 to 8 described above, in which the horizontal axis indicates the control factor, the vertical axis indicates the cleaning effect, and the cleaning effect is indicated by the SN ratio.
With regard to the control factor 1, it can be seen that the cleaning effect varies greatly depending on whether or not the horn head and the hoop are in contact with each other, and the configuration in which the horn head and the hoop are not in contact (second level) hardly shows the cleaning effect. As described in the above embodiment, the first level configuration in which the hoop is contact-excited by the horn head and the second level configuration in which cleaning is performed by the cavitation effect of the ultrasonic wave irradiated from the horn head are originally cleaned. The principle (method) is different, and it can be understood that the strongly adhered foreign matter cannot be removed unless this method is used to directly shake the hoop to shake off the foreign matter.
[0049]
With respect to the

control factors

2 and 6, the same result as in the first embodiment is obtained, and a high cleaning effect is obtained when the distance between the vibrator and the reflector is approximately one quarter of the vibration wavelength. It is preferable to transport the hoop while avoiding an intermediate position between the reflector and the reflector.
Regarding the control factor 4, the cleaning effect is highest when the cleaning liquid is dirty (third level). That is, it is considered that this level of contamination of the cleaning liquid does not cause a decrease in cleaning, and cleaning can be performed regardless of the contamination level of the cleaning liquid within a certain range.
[0050]
In Example 2, since a horn type vibration device having a higher output than that in Example 1 was used, the flux residue on the workpiece surface was completely removed. However, when the conveyance of the hoop was stopped and the horn head was continuously applied to the same location of the hoop for 4 minutes and oscillated, the phenomenon that the terminal portion of the work was broken and dropped was observed. This is thought to be because the terminal was greatly shaken by the horn head and the root thereof was fatigued and destroyed, and the vibration amplitude and vibration frequency must be adjusted optimally.
[0051]
[Example 3]
In Example 3, a C-type vibration device (manufactured by Nippon Alex) was used as the horn type vibration device, and the following 6 items of control factors were changed as shown in Table 3 below, and the cleaning effect was measured.
Control factor 1: Distance between vibrator and reflector in flange-type vibration device
Control factor 2: Liquid temperature of cleaning liquid
Control factor 3: Contamination level of cleaning liquid
Control factor 4: Pump pressure of cleaning liquid
Control factor 5: Distance between the vibrator and the hoop in the flange type vibration device
Control factor 6: Vibration intensity of flange-type vibration device
[0052]
[Table 3]

[0053]
In Example 3, regardless of the change of each control factor, all of them were completely good products with no flux residue and solder ball residue. From this, it can be seen that the ultrasonic condition of the horn type vibration device has a great influence on the cleaning effect. The cleaning action of the horn type vibration device is not the ultrasonic cavitation effect, but the action of directly oscillating the hoop to shake off foreign matter, so that the vibration frequency is increased and the amplitude is suppressed as compared with the second embodiment. In Example 3, it is considered that a high cleaning effect was exhibited, and a result having no defects such as breakage of the terminal portion was obtained.
[0054]
Further, in Example 3, even when the conveyance of the hoop was stopped and the horn head was applied to the same location of the hoop to continuously oscillate for 4 minutes, no breakage or cracks in the terminal portion of the work were observed. In other words, it can be understood that the damage of the work is largely related to the vibration amplitude of the horn type vibration device, and the damage of the work can be avoided by setting the vibration amplitude within a range in which the damage does not occur.
Therefore, in order to reduce the load on the workpiece and obtain a high cleaning effect, it is important to give the hoop a vibration having a large amplitude and an appropriate frequency within a range in which the workpiece is not damaged.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the workpiece can be vibrated through the support material and the foreign matter can be shaken off, so that the cleaning is performed as compared with the conventional method of removing the foreign matter by the effect of ultrasonic cavitation. The effect is drastically increased, and it is possible to surely remove foreign matter that adheres firmly such as solder balls. Further, since the first ultrasonic transducer does not directly contact the workpiece, damage to the workpiece can be suppressed as much as possible. Furthermore, since the cleaning time can be shortened by a high cleaning effect, the apparatus can be reduced in size and workability is improved.
Also,BookAccording to the invention, the workpiece mounted on the support body can be vibrated by direct vibration of the support body by the first ultrasonic vibrator to remove the foreign matter, and the work piece on the support body is avoided by the groove while being supported on the support body. Since the first ultrasonic transducer can be vibrated while being in direct contact, a plurality of workpieces on the support can be continuously cleaned while avoiding interference with the first ultrasonic transducer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of a cleaning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a main part of a cleaning device according to an embodiment of the present invention, and is a view taken in the direction of arrow P in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a cleaning effect of the cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a cleaning effect of the cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a conventional cleaning device.
[Explanation of symbols]
100 Horn type vibration device (first ultrasonic transducer)
130a Horn head (tip)
130g groove
200 Flange type vibration device (second ultrasonic transducer)
300 Hoop (support material)
301-304 Guide roll (conveying means)
400 Washing tank
400a Cleaning solution
W Work

Claims

An apparatus for cleaning a work supported by a support material, wherein the work is vibrated through the support material by contacting and vibrating the support material that supports the work without directly contacting the work. 1 ultrasonic transducer ,
A groove is formed at the tip of the first ultrasonic transducer, and the first ultrasonic transducer contacts and vibrates the support material with the workpiece straddling the groove. A cleaning apparatus, wherein the ultrasonic transducer is configured to be movable relative to the workpiece in a direction parallel to the groove .

Characterized by comprising conveying means for continuously conveying in one direction along the support member to a predetermined conveyance path, the cleaning apparatus according to claim 1.

A cleaning tank for immersing the workpiece in the cleaning liquid is provided.
The cleaning apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the first ultrasonic transducer vibrates the support material in contact with the cleaning liquid.

The cleaning apparatus according to claim 3 , further comprising a second ultrasonic transducer that vibrates the cleaning liquid in the vicinity of the conveyance path on the upstream side of the first ultrasonic transducer.

In the first ultrasonic vibrator vicinity cleaning apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the washing in an air atmosphere while blowing air toward the workpiece.

Characterized in that the workpiece is an electronic member having a soldering terminal, cleaning apparatus according to any one of claims 1-5.

A cleaning method, wherein the workpiece is cleaned by contacting and vibrating a support material that supports the workpiece with the first ultrasonic vibrator of the cleaning device according to any one of claims 1 to 6 .