JP7290247B2 - 超音波処理装置および超音波処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波処理装置および超音波処理方法に関する。

従来、超音波処理は、被処理物を液体中で洗浄または表面処理したり、被処理物（例えば粉体、液体）の液体媒体中での分散性を確保し、向上させたりするために幅広く利用されている。例えば、半導体装置などの洗浄、精密加工、各種ペーストの製造工程などにおいて、被処理物に超音波を照射する（作用させる）ことによって、被処理物の表面に付着した不純物を除去したり、被処理物を含む液状混合物の分散性を確保し、向上させたりすることが行われている。

超音波処理は、被処理物の周囲を液体で満たして超音波を照射することにより行われ、その原理は概ね次のように理解されている。数１０ｋＨｚの比較的小さい周波数の超音波を照射する場合には、液体中に圧力の疎密差が発生し、これによりマイクロバブルが発生するが、発生したマイクロバブルは、超音波の圧力の揺らぎにより圧縮され、やがて圧壊するときに衝撃波を発生する（キャビテーション現象）。かかる衝撃波や、局所的な高温および高圧状態による化学反応が、被処理物の表面に作用することによって、被処理物の表面の付着物の脱離や、被処理物の液体中での分散がもたらされる。数１００ｋＨｚ以上の比較的大きい周波数の超音波を照射する場合には、主に、超音波の音圧によって同様の効果がもたらされる。

超音波処理装置は、一般的に、被処理物および超音波を伝播するための液体を収容する処理槽と、超音波を発する超音波振動子を含んで構成される。被処理物を、処理槽内の上記液体と異なる液体（区別のために、それぞれ「第１の液体」および「第２の液体」と言う）中で処理することが所望される場合には、被処理物および第２の液体が入れられる処理容器が、処理槽内にて第１の液体に接触して設置され得る。

また、洗浄作用を高めた超音波連続洗浄装置として、被洗浄物（被処理物）と搬送液体とを供給部から排出部に連続的に搬送する洗浄経路であって経路途中に屈曲部を形成した当該洗浄経路と、洗浄経路に複数配置された超音波発生器（超音波振動子を含む）とから成る装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３－１６４８２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の超音波連続洗浄装置では、洗浄経路に屈曲部を設け、超音波発生器を屈曲部に近接して配置することで洗浄効率を向上させているものの、複数の超音波発生器（超音波振動子を含む）を用いるため、多くのエネルギーを消費し、非効率的であるという問題がある。また、特許文献１に記載の超音波連続洗浄装置では、高い洗浄効果を得ることを目的としており、被処理物を均一に超音波処理することまでは想定されていない。特許文献１に記載の超音波連続洗浄装置では、洗浄経路に複数配置された超音波発生器（超音波振動子を含む）から超音波が発せられるため、被処理物が、屈曲部以外の個所でも超音波の作用を受け、被処理物の通過経路によって、超音波によるキャビテーションや音圧の状態が異なる条件で処理されることとなり、処理後の状態が不均一になるという問題がある。

本発明は、被処理物を効率的かつ均一に超音波処理することが可能な超音波処理装置および超音波処理方法を提供することを目的とする。

本発明の１つの要旨によれば、被処理物を超音波処理するための超音波処理装置であって、
第１の液体が入れられる処理槽と、
前記処理槽内にて前記第１の液体と接触するように配置され、かつ、被処理物および第２の液体が流れる流路と、
前記処理槽に設置される超音波振動子と
を含み、前記流路が、前記超音波振動子から発せられる超音波の進行方向と、間隔を有して少なくとも２回交わり、該間隔が該超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内である、超音波処理装置。

本発明のもう１つの要旨によれば、本発明の前記超音波処理装置を用いて、被処理物を超音波処理するための超音波処理方法であって、
前記処理槽に前記第１の液体を入れて、前記超音波振動子から超音波を発しながら、前記被処理物および前記第２の液体を前記流路に通じて流すこと
を含む、超音波処理方法が提供される。

本発明の超音波処理装置によれば、第１の液体が入れられる処理槽内に、被処理物および第２の液体が流れる流路を配置し、この流路が、超音波振動子から発せられる超音波の進行方向と、間隔を有して少なくとも２回交わり、該間隔が該超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内となっていることにより、超音波状態の類似した条件で選択的に超音波に被処理物を曝すことができ、この結果、複数の超音波振動子を要することなく、被処理物を効率的かつ均一に超音波処理することが可能となる。更に、本発明によれば、かかる超音波処理装置を用いた超音波処理方法も提供され、同様の効果を奏し得る。

本発明の１つの実施形態における超音波処理装置の概略模式断面図であり、流路を流れる被処理物を透視して示す図である。 比較例１にて用いた超音波処理装置の概略模式断面図である。

以下、本発明の１つの実施形態における超音波処理装置および超音波処理方法について図面を参照しながら詳述するが、本発明はかかる実施形態に限定されない。

図１に示すように、本実施形態における、被処理物１０３を超音波処理するための超音波処理装置１００は、
第１の液体１０４が入れられる処理槽１０２と、
処理槽１０２内にて第１の液体１０４と接触するように配置され、かつ、被処理物１０３および第２の液体１０６が流れる流路１０５と、
処理槽１０２に設置される超音波振動子１０１と
を含む。

超音波振動子１０１は、超音波を発するように振動する部材である。本実施形態において「超音波」とは、２０ｋＨｚ以上の周波数を有する音波を言い、例えば２０～１５０ｋＨｚの周波数を有する音波であり得る。

より詳細には、超音波振動子１０１は、発振器（図示せず）から超音波振動子１０１に印加される電気信号に応じて、超音波振動子１０１の表面が振動し、該表面と接触している第１の液体１０４に、所定の周波数の超音波を伝播させ得る（以下、超音波振動子１０１の第１の液体１０４と接触する表面領域を振動面とも言う）。超音波振動子１０１において、電気信号に応じて振動する振動素子が、これを保護するための金属等の筐体中に内蔵され得、筐体の表面の少なくとも一部が振動面として第１の液体１０４と接触し得る。

処理槽１０２は、超音波処理を行うための槽であり、超音波振動子１０１が設置され、その内部に流路１０５が配置される。超音波振動子１０１は、図示する態様では、処理槽１０２の内壁面から露出するように設置され、その露出面が振動面として第１の液体１０４と接触する。

第１の液体１０４は、超音波振動子１０１から発せられる超音波を伝播するよう機能する。第１の液体１０４は、超音波振動子１０１の振動面と接触し、かつ、流路１０５（より詳細には、少なくとも、流路１０５の超音波処理を行うことが意図される部分）を浸漬するように適切な量で使用される。第１の液体１０４としては、超音波振動子１０１の故障を起こさぬよう、超音波振動子１０１の動作温度範囲内の温度で実質的に蒸発せず、液体状態である液体が使用され、例えば、超音波の伝達がよく、扱いが容易な水であり得る。

被処理物１０３は、超音波処理が施される物質（対象物）である。被処理物１０３は、超音波処理が施されることが所望される任意の適切な粉末または液体であり得る。本実施形態を限定するものではないが、被処理物１０３は、例えばはんだ材料であってよい。本実施形態において「はんだ材料」とは、４５０℃以下の融点を有する金属材料を言い、例えば０～４５０℃の融点を有する金属材料であり得、通常、２種以上の金属の合金であり得る。はんだ材料の融点は、液相線温度により規定され得る。はんだ材料は、例えばＳｎ基合金、Ｂｉ基合金、Ｉｎ基合金、Ｇａ基合金など、好ましくはＳｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ、Ｓｎ－５８Ｂｉ、Ｓｎ－５１Ｉｎ、Ｂｉ－４５Ｉｎ（これら表記において、はんだの分野において一般的に理解され得る通り、元素に付した数字は該元素の質量％を意味し、数字を付していない元素は残部である）などであってよい。

第２の液体１０６は、流路１０５内で被処理物１０３を移送するよう機能し、場合により、被処理物１０３の分散媒であり得、および／または被処理物１０３の任意の適切な反応を実施し得る反応原料もしくは反応場であり得る。第２の液体１０６としては、超音波処理の温度、被処理物１０３の種類、被処理物１０３に対して意図される超音波処理の目的などによって、任意の適切な液体が使用され、例えば水、水性媒体、有機媒体などであってよい。第２の液体１０６は、１００℃以上の沸点を有するものであり得る。

本実施形態を限定するものではないが、被処理物１０３が、はんだ材料である場合、第２の液体１０６は、該はんだ材料の融点より高い沸点を有するものであってよい。この場合、第２の液体１０６を、はんだ材料の融点以上かつ第２の液体１０６の沸点未満の温度に加熱して使用することにより、被処理物１０３（はんだ材料）が、流路１０５内を液体状態で流れることが可能となる。

しかしながら、本実施形態において、第１の液体１０４および第２の液体１０６は、被処理物１０３に対して意図される超音波処理の目的などに応じて任意に選択され得ることに留意されたい。

流路１０５は、その内部を被処理物１０３および第２の液体１０６が流れるものであり、被処理物１０３が流路１０５を流れている間に、超音波振動子１０１から発せられた超音波が、第１の液体１０４、流路１０５および第２の液体１０６を伝播して、被処理物１０３に超音波処理が施される。

流路１０５は、超音波振動子１０１から発せられる超音波の進行方向と、間隔を有して少なくとも２回交わり、該間隔が該超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内であるように構成される。

本実施形態において「超音波の進行方向」とは、超音波振動子１０１の第１の液体１０４と接触する表面、すなわち振動面に対して垂直な方向であって、該振動面から該垂直な方向に投射した空間における方向（図示する態様において矢印Ａにて示す）を意味する。超音波の進行方向Ａと流路１０５とが交わる部分は、かかる超音波の進行方向Ａに対して、流路１０５の中心線（または流速が最大となる仮想線）が交わる部分として理解され得る（図１中、超音波の進行方向Ａと流路１０５の中心線が交わる位置を黒丸にて示す）。本実施形態において、流路１０５が、超音波の進行方向Ａと、間隔を有して少なくとも２回交わり、該間隔が該超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内であるとは、超音波の進行方向Ａと流路１０５とが交わる部分が少なくとも２つ存在し（図示する態様では３つ存在する場合を示すが、これに限定されない）、これらの間隔、換言すれば、隣接する２つの交わる部分の間の、超音波の進行方向Ａに対して平行な距離（図示する態様では、距離ｄ_１およびｄ_２）が、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内であることを意味する。超音波の進行方向Ａと流路１０５とが交わる部分が３つ以上存在する場合、隣接する２つの交わる部分の間隔（図示する態様では、距離ｄ_１およびｄ_２）は、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内である限り、図１に示すように実質的に同じであっても、あるいは異なっていてもよい。超音波の進行方向Ａと流路１０５とが交わる部分の全てが、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内の位置にあることが望ましい。

本実施形態において「超音波の波長」とは、超音波が第１の液体１０４中を伝播する際の波長を言い、超音波の周波数と、第１の液体１０４中の音波の伝播速度とから算出される。また、本実施形態において「超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内」とは、本質的には、超音波の波長の１／２の整数倍と同等であることを意味し、より具体的な意味において、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内であることを規定しており、好ましくは、超音波の波長の１／２の整数倍±３％以内である。

流路１０５は、らせん形状を有して構成され得る。これにより、被処理物１０３を第２の液体１０６により円滑に移送することができる。かかる態様において、図１に示すように、らせん形状の中心軸Ｂが、超音波の進行方向Ａと平行であることが好ましい。この場合、らせんピッチ、すなわち、流路１０５の間隔が、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内となるように設計され、これにより、超音波の進行方向Ａと流路１０５とが等間隔で交わることとなる。更にこの場合、流路１０５は、図示するように、らせん形状の周回の一部（中心軸と平行な方向からみた場合の円弧状部分）が、超音波振動子１０１の直上（振動面からこれに垂直な方向に投射した空間内）に位置することが好ましいが、これに限定されない。

しかしながら、本実施形態において、流路１０５は、例えば階段状などの任意の適切な他の形状を有して構成されていてもよい。また、図示する態様において、流路１０５の入口１０５ａおよび出口１０５ｂが、処理槽１０２の壁を貫通して処理槽１０２の外部に引き出された配置を示しているが、流路１０５の入口１０５ａおよび出口１０５ｂは、任意の適切な態様で配置され得る。

流路１０５は、第１の液体１０４および第２の液体１０６の種類等に応じて、任意の適切な材料から構成され得るが、例えば樹脂材料から構成され得、これにより、比較的小さい厚さで所望の形状に容易に成形可能であるので、超音波を第１の液体１０４から流路１０５を通じて第２の液体１０６に効果的に伝播することができる。樹脂材料は、第１の液体１０４および第２の液体１０６と音響インピーダンスの値が近く、超音波の透過性に優れることが望ましく、より具体的には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂およびスーパーエンジニアリングプラスチックからなる群より選択される少なくとも１つを含み得る。熱可塑性樹脂は、例えばフッ素樹脂、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレンなど、好ましくはフッ素樹脂であってよい。熱硬化性樹脂は、例えばシリコーン、エポキシなど、好ましくはシリコーンであってよい。スーパーエンジニアリングプラスチックは、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリアミドイミドなど、好ましくはポリイミドであってよい。

次に、かかる本実施形態の超音波処理装置１００を用いて実施される超音波処理方法について説明する。

本実施形態における、被処理物１０３を超音波処理するための超音波処理方法は、
処理槽１０２に第１の液体１０６を入れて、超音波振動子１０１から超音波を発しながら、被処理物１０３および第２の液体１０６を流路１０５に通じて流すこと
を含む。

より詳細には、まず、処理槽１０２に第１の液体１０６を入れた状態で、外部電源に接続された発振器（いずれも図示せず）から超音波振動子１０１に電気信号を印加して、これにより、超音波振動子１０１の表面（振動面）を振動させて、所定の周波数の超音波を発生させる。他方、被処理物１０３および第２の液体１０６を流路１０５の入口１０５ａから出口１０５ｂへと流す。超音波は、超音波振動子１０１の振動面から、これを接触している第１の液体１０４内を伝播し、流路１０５に到達し、これを透過して、流路１０５内を流れている第２の液体１０６に伝播される。そして、第２の液体１０６において、超音波による圧力の疎密によって、微小な気泡の生成と圧壊が繰り返されるキャビテーションが発生し得る。このキャビテーションで生成される衝撃波と、超音波の音圧によって、流路１０５内を第２の液体１０６と共に流れている被処理物１０３の表面に物理的および／または化学的な作用（場合により、反応）を生じ、被処理物１０３の超音波処理が施される。被処理物１０３は、複数個が、好ましくは順次、第２の液体１０６と共に流路１０５に流されて、超音波処理される（換言すれば、連続的に超音波処理される）こととなる。

かかる本実施形態の超音波処理装置１００およびこれを用いた超音波処理方法によれば、超音波の進行方向Ａと流路１０５とが交わる部分が、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内の間隔で配置され、かかる部分において被処理物１０３が第２の液体１０６中で超音波に曝されて超音波処理され、それ以外の部分では超音波による作用が実質的に低減される（好ましくは、実質的に超音波処理されない）。超音波処理は、超音波のキャビテーションおよび音圧によってもたらされることから、処理後の被処理物１０３の状態は、キャビテーションおよび音圧の強度、頻度および空間的分布によって影響を受け得る。本実施形態によれば、超音波による定常波の間隔である超音波の波長の１／２の整数倍と同等（±５％以内）の間隔で配置された部分、すなわち、超音波の状態（超音波が生じる処理場の状態）が類似した部分でのみ、被処理物１０３を超音波処理することができる。これにより、複数の超音波振動子を要することなく、被処理物１０３を効率的かつ均一に超音波処理することが可能となる。

本実施形態の超音波処理装置１００およびこれを用いた超音波処理方法は、例えば、被処理物１０３としての粉体を第２の液体１０６中で表面処理し、および／または、第２の液体１０６中に分散させるため、あるいは、被処理物１０３としての液体を第２の液体１０６中で分散させるためなどに利用され得る。

例示的な態様において、本実施形態の超音波処理方法は、被処理物１０３を、流路１０５内に液体状態で流すものであってよい。これにより、流路１０５から、被処理物１０３が、第２の液体１０６中にて粒子状に分散した分散物を得ることができる。この場合、粒子径がより均一な、換言すれば、粒度分布の幅がより小さい被処理物１０３の粒子を得ることができる。

本実施形態を限定するものではないが、被処理物１０３が、はんだ材料である場合、第２の液体１０６を、はんだ材料の融点以上かつ第２の液体１０６の沸点未満の温度に加熱して使用することにより、被処理物１０３（はんだ材料）を、流路１０５内に液体状態で流し、超音波処理を施した後、流路１０５から、被処理物１０３が第２の液体１０６中にて粒子状に分散した分散物を得、該分散物を冷却して、粒子状の被処理物１０３（はんだ材料）を固体化させ、該分散物から固体化させた粒子状の被処理物１０３（はんだ材料）を分離してもよい。

以下の実施例および比較例においては、超音波処理として、はんだ材料を液体媒体中に分散させる処理を実施した。

（実施例１）
本実施例においては、図１を参照した上述した本発明の実施形態における超音波処理装置１００を用いた超音波処理方法を実施した。

被処理物１０３として、融点が８９℃のＢｉ－Ｉｎはんだ材料を用いた。第１の液体１０４として水を用い、第２の液体１０６としてトリエチレングリコールモノブチルエーテル（ＢＴＧ）を用いた。なお、トリエチレングリコールモノブチルエーテルの沸点は、２７８℃である。

流路１０５として、フッ素樹脂から構成され、内径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円形断面を有する管を、らせん形状に加工して用いた。本実施例において、らせんピッチ、すなわち、流路１０５の間隔は２９ｍｍとした（表１参照）。流路１０５の間隔は、超音波の進行方向Ａと流路１０５の中心線（または流速が最大となる仮想線）とが交わる部分の間隔に等しいものと理解される。

処理槽１０２内に第１の液体１０４（水）を入れて、第１の液体１０４の温度を３０℃に維持した。超音波振動子１０１から発せられる超音波の周波数が２６ｋＨｚとなるように、超音波振動子１０１に電気信号を１００Ｗの入力電力で印加した（表１参照）。第１の液体１０４として使用した水中での音波の伝播速度は３０℃にて約１５０９ｍ／ｓであることから、超音波の波長は約５８ｍｍ（＝（１５０９×１０^３）／（２６×１０^３））であった。よって、本実施例において、超音波の波長（５８ｍｍ）に対する流路１０５の間隔（２９ｍｍ）の比は、０．５（すなわち、超音波の波長の１／２の１倍）であった（表１参照）。

他方、被処理物１０３（融点８９℃のＢｉ－Ｉｎはんだ材料）を第２の液体１０６（ＢＴＧ）と共に１２０℃に加熱して、流路１０５の入口１０５ａから流した。このとき、被処理物１０３は液体状態（溶融状態）であり、複数の液体粒子の状態で第２の液体１０６と共に流路１０５に流した。

その後、流路１０５の出口１０５ｂから、超音波処理が施された被処理物１０３が第２の液体１０６中にて粒子状に分散した分散物を得た。得られた分散物を冷却して、粒子状の被処理物１０３（はんだ材料）を固体化させ、該分散物から固体化させた粒子状の被処理物１０３（はんだ粒子）を固液分離により回収した。

これにより得られたはんだ粒子について、その粒径および形状を評価した。はんだ粒子の粒径は、レーザー式粒度分布径で測定し、メディアン径「Ｄ５０」を求め、小径側から計測した場合の累積１０％径と累積９０％径の差である「Ｄ９０－Ｄ１０」（粒度分布の幅を示す）も併せて求めた。はんだ粒子の形状は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。更に、超音波処理の均一性の目安として、Ｄ９０－Ｄ１０の値が、後述する比較例１のＤ９０－Ｄ１０の値と比較して、５０％以上小さい場合にＡ、２０％以上５０％未満小さい場合にＢ、それ以外の場合にＣと判定した。これらの結果を表１に併せて示す。

（実施例２～３）
超音波振動子１０１に印加する電気信号の入力電力を２００Ｗ（実施例２）および３００Ｗ（実施例３）としたこと以外は、実施例１と同様にして、はんだ粒子を得て評価した。

（実施例４）
流路１０５の間隔を５８ｍｍとした（よって、超音波の波長に対する流路１０５の間隔の比は１となり、すなわち、超音波の波長の１／２の２倍とした）こと以外は、実施例２と同様にして、はんだ粒子を得、これを評価した。

（実施例５）
超音波振動子１０１から発せられる超音波の周波数を７８ｋＨｚとし、流路１０５の間隔を１９ｍｍとした（よって、超音波の波長に対する流路の間隔の比は０．５となり、すなわち、超音波の波長の１／２の１倍とした）こと以外は、実施例２と同様にして、はんだ粒子を得、これを評価した。

（比較例１）
図１に示す超音波処理装置１００に代えて、図２に示す超音波処理装置１００’を用いたこと以外は、実施例２と同様にして、はんだ粒子を得、これを評価した。図２を参照して、本比較例で用いた超音波処理装置１００’においては、処理槽１０２内にて流路１０５に代えて、筒状の流路１０９を配置した。より詳細には、流路１０９としては、フッ素樹脂から構成され、入口１０９ａおよび出口１０９ｂの間において、超音波処理を施す部分として、内径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍの円形断面を有する筒を、該筒の中心線が超音波の進行方向Ａと一致するように配置した。流路１０９の入口１０９ａおよび出口１０９ｂは、流路１０５の入口１０５ａおよび出口１０５ｂと同様の寸法とした。

（比較例２～４）
流路１０５の間隔を１５ｍｍ（比較例２）、２０ｍｍ（比較例３）、４４ｍｍ（比較例４）とした（よって、超音波の波長に対する流路１０５の間隔の比は０．２５（比較例２）、０．６７（比較例３）、０．７６（比較例４）となり、すなわち、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内としなかった）こと以外は、実施例２と同様にして、はんだ粒子を得、これを評価した。

（比較例５）
超音波振動子１０１から発せられる超音波の周波数を７８ｋＨｚとし、流路１０５の間隔を２７ｍｍとした（よって、超音波の波長に対する流路の間隔の比は０．７１となり、すなわち、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内としなかった）こと以外は、実施例２と同様にして、はんだ粒子を得、これを評価した。

表１を参照して、実施例１～３では、はんだ粒子のＤ５０およびＤ９０－Ｄ１０ともに大きな変化はなく、粒度分布の幅を示すＤ９０－Ｄ１０の値はそれぞれ５．２μｍ、７．３μｍおよび１１μｍと小さかった。実施例１～３の結果から、流路の間隔を超音波の波長の１／２（一定）とすることで、超音波の入力電力に関わらず、粒度分布の幅の小さな、換言すれば均一な、超音波処理が可能であることが確認された。

実施例４は、実施例２と比較して流路の間隔を２倍（超音波の波長の１．０倍）としたものであるが、Ｄ９０－Ｄ１０の値は１５μｍとなった。実施例４の結果から、流路は、超音波の波長の１／２の間隔全てに設置されていることは必ずしも必要ではなく、超音波の波長の１／２の任意の整数倍±５％以内の間隔で設置されていればよいことが確認された。

実施例５では、実施例２と比較して超音波の周波数を７８ｋＨｚに代えたものであるが、Ｄ９０－Ｄ１０の値は１０μｍとなった。実施例５の結果から、流路の間隔を超音波の波長の１／２とすることで、超音波の周波数に関わらず、粒度分布の幅の小さな、換言すれば均一な、超音波処理が可能であることが確認された。

比較例１では、実施例２と同じ周波数および入力電力としているが、筒状の流路１０９（図２参照）を配置したものであり、Ｄ９０－Ｄ１０の値は２７μｍとなった。

比較例２～４では、実施例２と同じ周波数および入力電力としているが、流路１０５の間隔を、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内としなかったものであり、Ｄ９０－Ｄ１０の値は２３～２６μｍであり、比較例１におけるＤ９０－Ｄ１０の値から大きな変化は見られなかった。

比較例５では、実施例５と同じ周波数および入力電力としているが、流路１０５の間隔を、超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内としなかったものであり、Ｄ９０－Ｄ１０の値は２６μｍであり、比較例２～４と同様に、比較例１におけるＤ９０－Ｄ１０の値から大きな変化は見られなかった。

本発明の超音波処理装置および超音波処理方法によれば、粉体の表面処理または分散処理や、液体の分散処理等の目的で被処理物に超音波処理を実施する場合において、被処理物を効率的かつ均一に超音波処理することができ、処理の高速化および省エネ化に貢献し得る。

１００、１００’ 超音波処理装置
１０１ 超音波振動子
１０２ 処理槽
１０３ 被処理物
１０４ 第１の液体
１０５、１０９ 流路
１０５ａ、１０９ａ 入口
１０５ｂ、１０９ｂ 出口
１０６ 第２の液体
Ａ 超音波の進行方向
Ｂ らせん形状の中心軸

Claims (11)

1. 被処理物を超音波処理するための超音波処理装置であって、
   第１の液体が入れられる処理槽と、
   前記処理槽内にて前記第１の液体と接触するように配置され、かつ、被処理物および第２の液体が流れる流路と、
   前記処理槽に設置される超音波振動子と
   を含み、前記流路が、前記超音波振動子から発せられる超音波の進行方向と、間隔を有して少なくとも２回交わり、該間隔が該超音波の波長の１／２の整数倍±５％以内であり、
   前記流路が、らせん形状を有する、超音波処理装置。
2. 前記流路が、樹脂材料から構成される、請求項１に記載の超音波処理装置。
3. 前記樹脂材料が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂およびスーパーエンジニアリングプラスチックからなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項２に記載の超音波処理装置。
4. 前記らせん形状の中心軸が、前記超音波の進行方向と平行である、請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波処理装置。
5. 前記第１の液体が、水である、請求項１～４のいずれか１項に記載の超音波処理装置。
6. 前記第２の液体が、１００℃以上の沸点を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の超音波処理装置。
7. 前記被処理物が、はんだ材料である、請求項１～６のいずれか１項に記載の超音波処理装置。
8. 前記第２の液体が、前記はんだ材料の融点より高い沸点を有する、請求項７に記載の超音波処理装置。
9. 請求項１～８のいずれかに記載の超音波処理装置を用いて、被処理物を超音波処理するための超音波処理方法であって、
   前記処理槽に前記第１の液体を入れて、前記超音波振動子から超音波を発しながら、前記被処理物および前記第２の液体を前記流路に通じて流すこと
   を含む、超音波処理方法。
10. 前記被処理物が、前記流路内を液体状態で流れる、請求項９に記載の超音波処理方法。
11. 前記流路から、前記被処理物が、前記第２の液体中にて粒子状に分散した分散物を得ることを含む、請求項１０に記載の超音波処理方法。

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