JPH08243516A - 超音波洗浄装置 - Google Patents
超音波洗浄装置Info
- Publication number
- JPH08243516A JPH08243516A JP5305495A JP5305495A JPH08243516A JP H08243516 A JPH08243516 A JP H08243516A JP 5305495 A JP5305495 A JP 5305495A JP 5305495 A JP5305495 A JP 5305495A JP H08243516 A JPH08243516 A JP H08243516A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- horn
- ultrasonic
- cleaning
- ultrasonic vibration
- vibrator
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細な凹部内を綺麗に洗浄することが出来る
技術を提供することである。 【構成】 溶液中に被洗浄物を浸漬すると共に、この被
洗浄物に対向して超音波振動ホーンの先端部を浸漬し、
超音波洗浄を行う為の装置であって、超音波洗浄時にお
ける適用超音波の溶液中における波長λより超音波振動
ホーンの先端部面の横断寸法２ａを大きく構成した超音
波振動ホーンが用いられてなる超音波洗浄装置。
技術を提供することである。 【構成】 溶液中に被洗浄物を浸漬すると共に、この被
洗浄物に対向して超音波振動ホーンの先端部を浸漬し、
超音波洗浄を行う為の装置であって、超音波洗浄時にお
ける適用超音波の溶液中における波長λより超音波振動
ホーンの先端部面の横断寸法２ａを大きく構成した超音
波振動ホーンが用いられてなる超音波洗浄装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波洗浄装置に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【発明の背景】深い小径孔、微細な隙間と言ったような
部分、例えば幅０．５ｍｍ以下で深さ十数ｍｍにも及ぶ
ような溝の内面に付着している汚れを除去することは極
めて大変である。例えば、近年、盛んに使用されている
超音波洗浄の技術をもってしても容易ではない。すなわ
ち、洗浄槽底部や外部に振動子を取り付けた超音波洗浄
器、振動子ブロックを洗浄槽内部に配置した超音波洗浄
器、あるいは小径の金属製ホーンの先端を洗浄液中の被
洗浄物に向け、その超音波振動エネルギーを被洗浄物に
向けて集束せしめたホーン集束型超音波洗浄器などが知
られており、これらいずれの超音波洗浄器を用いても微
細な凹部内を綺麗に洗浄することは出来なかった。
部分、例えば幅０．５ｍｍ以下で深さ十数ｍｍにも及ぶ
ような溝の内面に付着している汚れを除去することは極
めて大変である。例えば、近年、盛んに使用されている
超音波洗浄の技術をもってしても容易ではない。すなわ
ち、洗浄槽底部や外部に振動子を取り付けた超音波洗浄
器、振動子ブロックを洗浄槽内部に配置した超音波洗浄
器、あるいは小径の金属製ホーンの先端を洗浄液中の被
洗浄物に向け、その超音波振動エネルギーを被洗浄物に
向けて集束せしめたホーン集束型超音波洗浄器などが知
られており、これらいずれの超音波洗浄器を用いても微
細な凹部内を綺麗に洗浄することは出来なかった。
【０００３】
【発明の開示】本発明の目的は、微細な凹部内を綺麗に
洗浄することが出来る技術を提供することである。この
本発明の目的は、溶液中に被洗浄物を浸漬すると共に、
この被洗浄物に対向して超音波振動ホーンの先端部を浸
漬し、超音波洗浄を行う為の装置であって、超音波洗浄
時における適用超音波の溶液中における波長λより超音
波振動ホーンの先端部面の横断寸法２ａを大きく構成し
た超音波振動ホーンが用いられてなることを特徴とする
超音波洗浄装置によって達成される。
洗浄することが出来る技術を提供することである。この
本発明の目的は、溶液中に被洗浄物を浸漬すると共に、
この被洗浄物に対向して超音波振動ホーンの先端部を浸
漬し、超音波洗浄を行う為の装置であって、超音波洗浄
時における適用超音波の溶液中における波長λより超音
波振動ホーンの先端部面の横断寸法２ａを大きく構成し
た超音波振動ホーンが用いられてなることを特徴とする
超音波洗浄装置によって達成される。
【０００４】特に、洗浄槽と、この洗浄槽内に充填され
た洗浄液と、この洗浄液に少なくとも先端部が浸漬さ
れ、かつ、１≦２ａ／λ≦４（２ａは超音波振動ホーン
の先端部面の横断寸法；λは超音波洗浄時における適用
超音波の溶液中における波長）の超音波振動ホーンと、
この超音波振動ホーンに接続された振動子とを具備して
なることを特徴とする超音波洗浄装置によって達成され
る。
た洗浄液と、この洗浄液に少なくとも先端部が浸漬さ
れ、かつ、１≦２ａ／λ≦４（２ａは超音波振動ホーン
の先端部面の横断寸法；λは超音波洗浄時における適用
超音波の溶液中における波長）の超音波振動ホーンと、
この超音波振動ホーンに接続された振動子とを具備して
なることを特徴とする超音波洗浄装置によって達成され
る。
【０００５】尚、本発明において、超音波振動ホーンの
先端部面の横断寸法２ａとは、ホーンの先端部面が幅
Ｗ、長さＬの矩形状である場合には、２ａ＝（Ｗ×Ｌ）
1/2 によって規定される値であり、ホーンの先端部面が
半径Ｒの円形状である場合には、２ａ＝（π）1/2 Ｒに
よって規定される値である。そして、その他の形状をし
たものであっても、面積Ｓの１／２乗によって規定され
る値である。
先端部面の横断寸法２ａとは、ホーンの先端部面が幅
Ｗ、長さＬの矩形状である場合には、２ａ＝（Ｗ×Ｌ）
1/2 によって規定される値であり、ホーンの先端部面が
半径Ｒの円形状である場合には、２ａ＝（π）1/2 Ｒに
よって規定される値である。そして、その他の形状をし
たものであっても、面積Ｓの１／２乗によって規定され
る値である。
【０００６】本発明で用いるホーンとしては、放射端面
全域において平面状を保ったまま一様な振幅でホーン軸
芯方向と平行な方向にピストン運動をなすものが好まし
い。放射面積が大きい２ａ／λの上限値は実現できるも
のであれば如何なる値のものであっても良いが、現時点
において作製できるホーンの２ａ／λの上限値は４程度
であった。
全域において平面状を保ったまま一様な振幅でホーン軸
芯方向と平行な方向にピストン運動をなすものが好まし
い。放射面積が大きい２ａ／λの上限値は実現できるも
のであれば如何なる値のものであっても良いが、現時点
において作製できるホーンの２ａ／λの上限値は４程度
であった。
【０００７】そして、上記装置を用いての超音波洗浄が
行われると、洗浄時間が長くなくとも、洗浄が期待でき
ないような領域がなく、極めて効率よく、しかも綺麗に
洗浄できていた。
行われると、洗浄時間が長くなくとも、洗浄が期待でき
ないような領域がなく、極めて効率よく、しかも綺麗に
洗浄できていた。
【０００８】
【実施例】図１は本発明になる超音波洗浄装置の一実施
例を示す概略図、図２は洗浄良品率およびホーン単位面
積当たりの振動子入力を示すグラフである。図１中、１
は入力が例えば１３００Ｗの振動子、２は適用超音波
（周波数ｆ（１６ｋＨｚ）、波長λ1 ）の半波長の整数
倍（１／２）ｎλ1 の長さを有する中継ホーン、３はチ
タン合金製の超音波放射用のホーンである。このホーン
３は、例えば直方体形状をしており、高さＨは適用超音
波（周波数ｆ、波長λ1 ）の半波長の整数倍（１／２）
ｎλ1 相当の長さ、例えば（１／２）λ1 であり、幅は
Ｗ、長さはＬである。
例を示す概略図、図２は洗浄良品率およびホーン単位面
積当たりの振動子入力を示すグラフである。図１中、１
は入力が例えば１３００Ｗの振動子、２は適用超音波
（周波数ｆ（１６ｋＨｚ）、波長λ1 ）の半波長の整数
倍（１／２）ｎλ1 の長さを有する中継ホーン、３はチ
タン合金製の超音波放射用のホーンである。このホーン
３は、例えば直方体形状をしており、高さＨは適用超音
波（周波数ｆ、波長λ1 ）の半波長の整数倍（１／２）
ｎλ1 相当の長さ、例えば（１／２）λ1 であり、幅は
Ｗ、長さはＬである。
【０００９】４は、例えば幅０．１ｍｍ、深さ１０〜２
０ｍｍ程度の溝が形成されている被洗浄物である。５
は、洗浄槽内に充填された洗浄液である。そして、被洗
浄物４は洗浄液５中に浸かっており、又、ホーン３の先
端部（超音波放射面）３ａも洗浄液５中に浸かってお
り、かつ、このホーン３の先端部３ａが被洗浄物４の洗
浄しようとする面に対向しており、そしてホーン３の先
端部３ａと被洗浄物４との間はλ（λは適用超音波の溶
液中での波長）より短い距離に設定されている。
０ｍｍ程度の溝が形成されている被洗浄物である。５
は、洗浄槽内に充填された洗浄液である。そして、被洗
浄物４は洗浄液５中に浸かっており、又、ホーン３の先
端部（超音波放射面）３ａも洗浄液５中に浸かってお
り、かつ、このホーン３の先端部３ａが被洗浄物４の洗
浄しようとする面に対向しており、そしてホーン３の先
端部３ａと被洗浄物４との間はλ（λは適用超音波の溶
液中での波長）より短い距離に設定されている。
【００１０】ところで、本実施例では洗浄液として水
（従って、λは１．４４×１０5 ｃｍ・ｓ-1／１６×１
０3 ｓ-1＝９ｃｍ）を用いた。そして、Ｗ，Ｌ（Ｗ／Ｌ
＝０．５，０．６，０．７，０．８，０．９，１．０）
の値が異なるものを多数製作し、超音波洗浄テストを試
みた。その結果を、図２に示す。
（従って、λは１．４４×１０5 ｃｍ・ｓ-1／１６×１
０3 ｓ-1＝９ｃｍ）を用いた。そして、Ｗ，Ｌ（Ｗ／Ｌ
＝０．５，０．６，０．７，０．８，０．９，１．０）
の値が異なるものを多数製作し、超音波洗浄テストを試
みた。その結果を、図２に示す。
【００１１】これによれば、超音波振動ホーンの先端部
面の横断寸法（Ｗ×Ｌ）1/2 ＝２ａと適用超音波の溶液
中における波長λとの比が１の付近を境にして洗浄良品
率（洗浄が良好になされた被洗浄物の数／ホーン３の先
端部（超音波放射面）３ａの範囲内にある被洗浄物の全
数）が急激に変化していることが窺える。又、ホーン単
位面積当たりの振動子入力も急激に変化していることが
窺える。
面の横断寸法（Ｗ×Ｌ）1/2 ＝２ａと適用超音波の溶液
中における波長λとの比が１の付近を境にして洗浄良品
率（洗浄が良好になされた被洗浄物の数／ホーン３の先
端部（超音波放射面）３ａの範囲内にある被洗浄物の全
数）が急激に変化していることが窺える。又、ホーン単
位面積当たりの振動子入力も急激に変化していることが
窺える。
【００１２】すなわち、１≦２ａ／λ（２ａは超音波振
動ホーンの先端部面の横断寸法；λは超音波洗浄時にお
ける適用超音波の溶液中における波長）の関係が満たさ
れるように超音波洗浄が行われると、この場合には効率
良く、綺麗に洗浄できる。しかも、この洗浄に際して、
ホーン単位面積当たりの振動子の入力は極めて小さく、
経済的である。
動ホーンの先端部面の横断寸法；λは超音波洗浄時にお
ける適用超音波の溶液中における波長）の関係が満たさ
れるように超音波洗浄が行われると、この場合には効率
良く、綺麗に洗浄できる。しかも、この洗浄に際して、
ホーン単位面積当たりの振動子の入力は極めて小さく、
経済的である。
【００１３】尚、２ａ／λが１より小さな条件下で超音
波洗浄がなされた場合に、その洗浄効率が悪い理由は次
のように考えられた。すなわち、２ａ／λ≪１になる
と、洗浄が良好に行われる領域が、ホーンの先端部面に
対応した範囲内の特定の部分に偏在しており、あるいは
不規則に分布しており、これは洗浄時間を長くしても拡
がるものではなく、この為洗浄がなされないままのもの
が多数発生してしまったものと思われる。
波洗浄がなされた場合に、その洗浄効率が悪い理由は次
のように考えられた。すなわち、２ａ／λ≪１になる
と、洗浄が良好に行われる領域が、ホーンの先端部面に
対応した範囲内の特定の部分に偏在しており、あるいは
不規則に分布しており、これは洗浄時間を長くしても拡
がるものではなく、この為洗浄がなされないままのもの
が多数発生してしまったものと思われる。
【００１４】これに対して、１≦２ａ／λになると、洗
浄が良好に行われる領域がホーンの先端部面に対応して
拡がったものとなり、従ってホーンの先端部面に対応し
た領域にあるものは確実に洗浄がなされ、よって洗浄良
品率が高いものと思われる。そして、これは、ホーンの
先端部面から洗浄液中への超音波エネルギーの伝送効率
の向上と、ホーン先端部面近傍における液中近距離音場
における複雑な干渉現象が低減したからによると考えら
れる。
浄が良好に行われる領域がホーンの先端部面に対応して
拡がったものとなり、従ってホーンの先端部面に対応し
た領域にあるものは確実に洗浄がなされ、よって洗浄良
品率が高いものと思われる。そして、これは、ホーンの
先端部面から洗浄液中への超音波エネルギーの伝送効率
の向上と、ホーン先端部面近傍における液中近距離音場
における複雑な干渉現象が低減したからによると考えら
れる。
【００１５】又、従来の洗浄槽底面振動タイプや振動子
ブロック投げ込みタイプ等にみられたキャビテーション
浸食による振動面の損傷（孔開けに至る洗浄槽や振動子
ブロック等の致命的な損傷）事故がない。尚、ホーン端
は、浸食（エロージョン）を受けるものの、かなりの浸
食を受けても洗浄効果にあまり変化はなかった。そし
て、このことを勘案し、これを見越してホーン長さを長
めに作っておき、浸食を受けた場合に、端面を削除し、
平滑な端面を形成するようにしても良い。尚、端面削除
による機械共振系〔振動子、中継ホーン、放射用ホーン
と縦接続され、一体的な共振系を構成〕の振動特性の変
動も、これらの機械共振系の構成をうまく構成しておけ
ば、僅少であり、長期にわたって安定して動作する。
ブロック投げ込みタイプ等にみられたキャビテーション
浸食による振動面の損傷（孔開けに至る洗浄槽や振動子
ブロック等の致命的な損傷）事故がない。尚、ホーン端
は、浸食（エロージョン）を受けるものの、かなりの浸
食を受けても洗浄効果にあまり変化はなかった。そし
て、このことを勘案し、これを見越してホーン長さを長
めに作っておき、浸食を受けた場合に、端面を削除し、
平滑な端面を形成するようにしても良い。尚、端面削除
による機械共振系〔振動子、中継ホーン、放射用ホーン
と縦接続され、一体的な共振系を構成〕の振動特性の変
動も、これらの機械共振系の構成をうまく構成しておけ
ば、僅少であり、長期にわたって安定して動作する。
【００１６】
【効果】本発明によれば、経済的で、かつ、洗浄効率良
く、綺麗に洗浄できる。
く、綺麗に洗浄できる。
【図１】本発明になる超音波洗浄装置の一実施例を示す
概略図
概略図
【図２】洗浄良品率およびホーン単位面積当たりの振動
子入力を示すグラフ
子入力を示すグラフ
１ 振動子 ２ 中継ホーン ３ 超音波放射用のホーン ３ａ ホーン先端部（超音波放射面） ４ 被洗浄物 ５ 洗浄液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷村 金司 福岡県北九州市小倉北区中島２−１−１ 東陶機器株式会社内 (72)発明者 谷江 洋 福岡県北九州市小倉北区中島２−１−１ 東陶機器株式会社内 (72)発明者 中西 真 福岡県北九州市小倉北区中島２−１−１ 東陶機器株式会社内 (72)発明者 楡井 耕次 東京都大田区上池台１−15−15
Claims (2)
- 【請求項１】 溶液中に被洗浄物を浸漬すると共に、こ
の被洗浄物に対向して超音波振動ホーンの先端部を浸漬
し、超音波洗浄を行う為の装置であって、超音波洗浄時
における適用超音波の溶液中における波長λより超音波
振動ホーンの先端部面の横断寸法２ａを大きく構成した
超音波振動ホーンが用いられてなることを特徴とする超
音波洗浄装置。 - 【請求項２】 洗浄槽と、この洗浄槽内に充填された洗
浄液と、この洗浄液に少なくとも先端部が浸漬され、か
つ、１≦２ａ／λ≦４（２ａは超音波振動ホーンの先端
部面の横断寸法；λは超音波洗浄時における適用超音波
の溶液中における波長）の超音波振動ホーンと、この超
音波振動ホーンに接続された振動子とを具備してなるこ
とを特徴とする超音波洗浄装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5305495A JPH08243516A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | 超音波洗浄装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5305495A JPH08243516A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | 超音波洗浄装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08243516A true JPH08243516A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=12932152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5305495A Pending JPH08243516A (ja) | 1995-03-13 | 1995-03-13 | 超音波洗浄装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08243516A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6897161B2 (en) | 2002-02-13 | 2005-05-24 | Kawasaki Microelectronics, Inc. | Method of cleaning component in plasma processing chamber and method of producing semiconductor devices |
-
1995
- 1995-03-13 JP JP5305495A patent/JPH08243516A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6897161B2 (en) | 2002-02-13 | 2005-05-24 | Kawasaki Microelectronics, Inc. | Method of cleaning component in plasma processing chamber and method of producing semiconductor devices |
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