JP6397170B2 - メガソニックエネルギー伝達システム及びその使用、並びに、洗浄装置及び方法 - Google Patents
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Description
− 1つ以上の超音波振動子であって、各振動子が超音波帯域幅内の動作周波数を有する超音波振動子と、
− 帯域幅内の周波数で振動子を駆動する超音波発生器手段であって、変調周波数で振幅変調され、時間の関数としての変調周波数を掃引する振幅変調周波数掃引手段を有する超音波発生器手段と、を備え、
この超音波発生器手段及び振動子は、液体内の超音波を調整した振幅を生成するように構成され配置されている。
− 一つもしくは複数のメガソニック振動子であって、各振動子は圧電素子の2つ以上の行を備え、超音波帯域幅内の単一の動作周波数を有するメガソニック振動子と、
− 上記帯域幅内の周波数で1つ以上の振動子を駆動するメガソニック発生器手段と、を備え、このメガソニック発生器手段及び振動子は、液体内で超音波を生成するように構成されて配置され、メガソニック発生器手段は、それぞれ個々の及びグループ化された圧電素子に関して実質的に同一の最大音圧を達成するように、圧電素子の各グループに印加される電圧を変更するのに適している。
− チタン酸バリウム(BaTiO3)、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)、チタン酸鉛、及びメタニオブ酸鉛(PbNb2O6)のような圧電セラミック;
− ポリビニリデンフルオライド(PVDF)及びポリ(フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン、及びテトラフルオロエチレン)共重合体、ポリアミド(奇数のナイロン、例えばナイロン−5、ナイロン−7、ナイロン−11)、脂肪族及び芳香性のポリ尿素のような圧電半結晶性重合体。このような材料の詳細は、J.S. Harrison等によるNASAの報告書No.2001−43で見つけることができ、その内容は参考としてここに組み込まれる。当業者に既に知られているように、液体の低音響インピーダンス及びセラミックスの高インピーダンスのため、圧電素子によって生成された音響エネルギーのほんの少しのみが伝搬媒体へ伝達される。よって、圧電半結晶性重合体がより液体の低音響インピーダンスに調和する;
− 圧電複合材料、例えば、互いに平行に配列されエポキシ樹脂マトリックスに埋め込まれるセラミック棒(例えばPZT)から成るもの。
− 上述の物品用の洗浄液用の容器と、
− 特定の実施形態のいずれか1つにおいて上に規定したような液体にメガソニックエネルギーを伝達するシステムと、
− エネルギー伝達システムの圧電素子の2つ以上の行に対して15度から45度までの入射角で、表面を有する物品を配置する、容器内の手段と、を備える。
− 物品表面の本質的部分が振動子の圧電素子の2つ以上の行に対して15度から45度(好ましくは20度から40度まで、例えば25度から35度)までの入射角にあるような方法で容器内に固体物品を配置すること、
− 少なくとも部分的に上記容器を洗浄液で満すこと、
− その液体にメガソニックエネルギーを伝達すること、のステップを備える。
Claims (10)
- 一もしくは複数のメガソニック振動子であって、各振動子は超音波帯域幅内で単一の動作周波数を有し、一つ以上の行で配列された圧電素子の2つ以上のグループを備える、メガソニック振動子と、
上記超音波帯域幅内の周波数で1つ以上の振動子を駆動するメガソニック発生器手段であって、各圧電素子に関して実質的に同一の最大音圧を達成するように圧電素子の各グループに印加された電圧を変更する、メガソニック発生器手段と、を備え、
メガソニック発生器手段及びメガソニック振動子は、液体内に超音波を生成するように構成されて配列され、
圧電素子の幅及び長さは、5から20mmまでの範囲にあり、
各グループは、ほぼ同数の圧電素子を有し、
各グループの圧電素子に電圧を印加するパルスの継続時間が同じであり、パルスがオンの時間が各グループ間で重ならず、
発生器手段は、隣接した2つの圧電素子が同時に動作していないように形成されており、かつ、駆動用に使用されるパルス制御信号の全ての期間にわたり連続して音場を印加するために1つ以上の振動子を駆動し、
上記振動子は、少なくとも2行で配列された圧電素子の少なくとも4つのグループを備える、
メガソニックエネルギー伝達システム。 - 互いから水平方向にずれて位置する2つの同一のメガソニック振動子を備えた、請求項1に記載のメガソニックエネルギー伝達システム。
- 単一の動作周波数は800kHzから5MHzまで変動する、請求項1又は2に記載のメガソニックエネルギー伝達システム。
- 圧電素子は円形形状である、請求項1から3のいずれかに記載のメガソニックエネルギー伝達システム。
- 液体に浸されている物品の表面を洗浄するための請求項1から4のいずれかに記載のシステムの使用。
- 物品の表面を洗浄するための装置であって、
上記物品の洗浄液のための容器と、
上記洗浄液にメガソニックエネルギーを伝達するための請求項1から4のいずれかによるシステムと、
エネルギー伝達システムの2行以上の圧電素子に対して15度から45度までの入射角で物品表面を上記容器内で配置する手段と、
を備えた洗浄装置。 - 洗浄液を加熱する手段をさらに備えた、請求項6に記載の洗浄装置。
- 物品の表面を洗浄する方法であって、
請求項6又は7に記載の装置の容器内に物品を配置し、
上記容器を洗浄液で少なくとも部分的に満たし、
上記洗浄液にメガソニックエネルギーを伝達する、
ことを備えた洗浄方法。 - 洗浄液の温度は15℃から70℃までの範囲内である、請求項8に記載の洗浄方法。
- 物品は半導体ウェハあるいは医療用インプラントである、請求項8又は9に記載の洗浄方法。
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