JPH0919665A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は振動子の端部間の絶縁ギャップの部
分で振動板に発生する超音波振動が弱くなるのを防止し
た超音波洗浄装置を提供することにある。 【解決手段】 装置本体１１と、この装置本体に設けら
れ上記洗浄液に超音波振動を付与するための帯状の振動
板２１と、この振動板の長手方向に沿って所定間隔の絶
縁ギャップＧを介して設けられているとともに上記絶縁
ギャップが上記振動板の長手方向と直交する幅方向に対
して平行に貫通しないよう端部の形状が設定された複数
の振動子２４とを具備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は被洗浄物を洗浄す
る洗浄液に超音波振動を付与する超音波洗浄装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶表示装置や半導体装置の製
造工程においては、被洗浄物としての液晶用ガラス基板
や半導体ウエハを高い清浄度で洗浄することが要求され
る工程がある。このような被洗浄物を洗浄する方式とし
ては、洗浄液中に複数枚の被洗浄基板を浸漬するデイッ
プ方式や被洗浄物に向けて洗浄液を噴射して一枚づつ洗
浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度が得られる
とともに、コスト的に有利な枚葉方式が採用されること
が多くなってきている。

【０００３】枚葉方式の１つとして被洗浄物に噴射され
る洗浄液に振動を付与し、その振動作用によって上記被
洗浄物から微粒子を効率よく除去するようにした洗浄方
式が実用化されている。

【０００４】洗浄液に振動を付与する洗浄方式におい
て、従来は20〜50ｋＨｚ程度の超音波が用いられていた
が、最近では600 〜1.5 ＭＨｚ程度の極超音波帯域の音
波を用いる超音波洗浄装置が開発されている。

【０００５】振動が付与された洗浄液を被洗浄物に噴射
すると、その振動の作用によって被洗浄物に付着した微
粒子の結合力が低下するため、振動を付与しない場合に
比べて洗浄効果を向上させることができる。

【０００６】従来、上記超音波洗浄装置は、図７と図８
に示すように細長い装置本体１を有する。この装置本体
１には空間部２が本体１の厚さ方向に貫通し、かつ長手
方向に沿って形成されている。上記空間部２は上端側か
ら下端側にゆくにつれて狭幅となるテ−パ状に形成され
ていて、下端は装置本体１の下面に開口したノズル口３
となっている。

【０００７】上記空間部２の上端開口はシ−ル材４を介
して振動板５で閉塞されている。この振動板５の上面に
は上記空間部２の上端開口と対応する部位に沿って細長
い矩形状の複数の超音波振動子６が所定間隔の絶縁ギャ
ップ７を介して取着されている。この超音波振動子６に
は直流電圧が印加されるようになっている。それによっ
て、超音波振動子６は超音波振動するから、その超音波
振動によって上記振動板５も振動する。つまり、上記絶
縁ギャップ７はそれぞれの超音波振動子６毎にマッチン
グ回路を組み込むために確保することが要求される。

【０００８】上記装置本体１の上記空間部２の両側には
それぞれ長手方向に沿って供給路８が貫通して形成され
ている。一対の供給路８にはその両端にそれぞれ図示し
ない洗浄液の供給管が接続され、それら供給管によって
洗浄液が供給されるようになっている。

【０００９】さらに、上記装置本体１には一端を上記供
給路８に連通させ、他端を空間部２に連通させた複数の
噴出路９が上記装置本体１の長手方向に沿って所定間隔
で形成されている。つまり、上記噴出路９の他端は上記
振動板５に対向して開口している。上記噴出路８は上記
供給路７に比べ内径寸法が十分に小さく設定されてい
る。

【００１０】上記供給路８に供給された洗浄液は複数の
噴出路９へほぼ均等に分流し、他端開口から上記振動板
５の下面に向かって噴出し、この振動板５で超音波振動
が付与される。超音波振動が付与された洗浄液は上記空
間部２のノズル３から図示しない被洗浄物に向かって噴
出する。それによって、上記被洗浄物を超音波振動が付
与された洗浄液で洗浄することができる。

【００１１】ところで、従来の超音波洗浄装置において
は、複数の超音波振動子６は、図８に示すように帯状の
長方形に形成されていた。そのため、複数の超音波振動
子６を振動板５の長手方向に沿って所定間隔で設ける
と、上記絶縁ギャップ７は振動板５の幅方向に平行にな
る。つまり、上記絶縁ギャップ７は振動板５の長手方向
と直交する上記幅方向に平行に貫通してしまうから、そ
の絶縁ギャップ７によって振動板５の長手方向において
複数の振動子６が不連続になっている。

【００１２】したがって、各振動子６に電圧を印加した
とき、振動板５における音圧は図９に示すように上記絶
縁ギャップ７の部分が他の部分よりも低くなるから、そ
の絶縁ギャップ７の部分では洗浄液に所定の強さの超音
波振動を付与できないということがあった。

【００１３】絶縁ギャップ７による音波の低下を防止し
て振動板５で発生する振動の強さを均一化するために
は、振動子６を複数に分割せずに長尺にすればよい。し
かしながら、振動子６は割れ易いセラミックによって作
られているから、長尺にすると、取扱い時に割れたり、
振動板５を振動せることで割れるということがあり、し
かも長尺であると、製造に際して特性を均一化させるこ
とが難しいということがあるため、実用的でない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は振
動板に複数の振動子を絶縁ギャップを介して設ける場
合、上記絶縁ギャップが振動板の長手方向と直行する幅
方向に対して平行に貫通してしまうから、その絶縁ギャ
ップにおける音圧が他の部分に比べて低くなるというこ
とがあった。

【００１５】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、振動子を複数に分割し、
絶縁ギャップを介して振動板に設けるようにしても、絶
縁ギャップの部分の音圧が低くならないようにした超音
波洗浄装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、被洗浄物を洗浄する洗浄液に超音波振動
を付与するための超音波洗浄装置において、装置本体
と、この装置本体に設けられ上記洗浄液に超音波振動を
付与するための帯状の振動板と、この振動板の長手方向
に沿って所定間隔の絶縁ギャップを介して設けられてい
るとともに上記絶縁ギャップが上記振動板の長手方向と
直交する幅方向に対して平行に貫通しないよう端部の形
状が設定された複数の振動子とを具備したことを特徴と
する。

【００１７】上記構成によれば、絶縁ギャップが振動板
の長手方向と直交する幅方向に対して平行に貫通しない
よう、振動子の端部の形状が設定されていることで、上
記振動子で発生する音圧が上記絶縁ギャップによって振
動板の長手方向において不連続になるのが防止されるか
ら、振動板で発生する超音波振動も上記絶縁ギャップに
よって不連続になることがない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
１乃至図４を参照して説明する。この発明の超音波洗浄
装置は装置本体１１を有する。この装置本体１１は上面
が開放した凹部１２が長手方向に沿って形成された上部
材１３と、この上部材１３の下面に第１のシ−ル材１４
を介して液密に接合固定された下部材１５とによって細
長い角柱状に形成されている。

【００１９】上記上部材１３の下部壁には長手方向に沿
って嵌合孔１６が穿設され、上記下部材１５の上面の幅
方向中央部分には上記嵌合孔１６に嵌合する突部１７が
形成されている。

【００２０】上記下部材１５の凸部１７が形成された幅
方向中央部分には、一端を上面に開口させ、他端を下面
に開口させた空間部１８が長手方向に沿って形成されて
いる。この空間部１８の断面形状は、一端（上端）から
他端（下端）にゆくにつれて幅寸法が小さくなるテ−パ
状をなしていて、その下端開口は狭幅なノズル口１９と
なっている。

【００２１】上記空間部１８の開口した上端は矩形状の
薄い金属板からなる振動板２１によって液密に閉塞され
ている。つまり、この振動板２１は、その下面周辺部が
所定の厚さを有する枠状の第２のシ−ル材２２を介して
上記上部材１３の凹部１２の内底面に接合されている。

【００２２】上記振動板２１の上面には同じく枠状の押
え板２３が接合され、上記上部材１３に固定されてい
る。それによって、上記空間部１８の上端開口は気密に
閉塞されている。

【００２３】上記振動板２１の上面の幅方向中央部分、
つまり上記空間部１８と対応する部位には圧電素子から
なる複数の振動子２４、この実施例では３つの振動子２
４が絶縁ギャップＧを介して上記振動板２１の長手方向
に沿って取着されている。上記振動子２４の互いに隣り
合う長手方向の端縁は所定の角度で傾斜した斜辺２４ａ
に形成されている。

【００２４】上記斜辺２４ａの角度は隣り合う振動子２
４の端縁を所定間隔の絶縁ギャップＧを介して配置した
ときに、その絶縁ギャップＧが振動板２１の長手方向と
直交する幅方向に平行に貫通することのない角度に設定
されている。つまり、上記斜辺２４ａの角度は、小さい
程、隣り合う振動子２４の端部の重合度合を振動板２１
の幅方向において大きくすることができるが、その最大
角度は絶縁ギャップＧの間隔に応じてそのギャップＧが
振動板２１の長手方向と直交する幅方向に対して平行に
貫通しないよう設定される。

【００２５】上記振動板２１の上方には給電板２５が上
記押え板２３に保持部材２６を介して取り付けられてい
る。この給電板２５には上記振動子２４と弾性的に接触
した接触子２７が設けられている。

【００２６】上記給電板２５にはコイル２８が設けら
れ、このコイル２８から上記給電板２５、接触子２７を
介して上記振動子２４に給電されるようになっている。
それによって、上記振動子２４が超音波振動し、その超
音波振動に上記振動板２１が連動するようになってい
る。

【００２７】上記装置本体１１の下部材１５には、上記
空間部１８の幅方向両側に位置する一対の供給路３１が
長手方向に貫通して形成されている。この供給路３１の
両端には図示しない供給源が同じく図示しないチュ−ブ
を介して接続され、純水や薬液などの洗浄液を供給する
ようになっている。

【００２８】一対の供給路３１にはそれぞれ複数の噴出
路３２が一端を連通させて設けられている。つまり、噴
出路３２は上記装置本体１１の上部材１３と下部材１５
との接合する部分に形成されていて、他端を上記上部材
１３の凹部１２の内底面の上記振動板２１によって覆わ
れた部分、つまり上記空間部１８の上端側に連通するよ
う開口させている。

【００２９】上記噴出路３２は上記空間部１８の幅方向
一側と他側において、装置本体１の長手方向に沿って所
定間隔で複数形成されている。上記空間部１８の幅方向
一側と他側における噴出路３２の上記凹部１２の内底面
に開口させた他端は、図３に示すように装置本体１１の
長手方向において位置をずらしている。

【００３０】つぎに、上記構成の超音波洗浄装置によっ
て洗浄液に超音波振動を付与する時の作用について説明
する。一対の供給路３１に洗浄液を供給するとともに、
振動子２４に所定の電圧を印加して振動板２１を超音波
振動させる。上記供給路３１に供給された洗浄液は複数
の噴出路３２へ分流し、その噴出路３２の他端開口から
振動板２１に向かって噴出する。

【００３１】各噴出路３２から噴出された洗浄液が超音
波振動する振動板２１の下面に衝突すると、その洗浄液
に超音波振動が伝播される。超音波振動が伝播された洗
浄液、つまり超音波振動する洗浄液は図２に矢印で示す
ように空間部１８を流れてその下端のノズル口１９から
噴出する。したがって、上記ノズル口１９の下方に被洗
浄物を対向配置すれば、その被洗浄物を超音波振動が付
与された洗浄液によって洗浄することができる。

【００３２】ところで、上記振動板２１に設けられた３
つの振動子２４は、それらの端縁が斜辺２４ａに形成さ
れることで、隣り合う端縁間の絶縁ギャップＧが上記振
動板２１の長手方向と直交する幅方向に対して平行に貫
通するのが防止されている。換言すれば、振動子２４を
複数に分割しても、振動板２１の長手方向において、上
記振動子２４で発生する音圧が上記絶縁ギャップＧによ
って不連続になることがない。

【００３３】すなわち、各振動子２４に電圧を印加して
振動板２１を超音波振動させたときの、上記振動板２１
の長手方向における音圧分布は、図４に示すようにほぼ
均一となり、従来のように各振動子２４の端縁間の絶縁
ギャップＧの部分で低下するということがないから、振
動板２１はその音圧分布に応じて均一に超音波振動す
る。

【００３４】それによって、上記振動板２１により、洗
浄液に均一に超音波振動を付与することができるから、
上記洗浄液による洗浄作用も均一化することができる。
この発明は上記一実施形態に限定されず、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変形可能である。

【００３５】たとえば、図５に示すように振動子２４は
長手方向両端が斜辺２４ａに形成された平行四辺形状で
あってもよい。このような形状によれば、振動板２１に
設ける複数の振動子２４をすべて同じ形状にすることが
できるから、振動子２４の制作を容易かすることができ
る。

【００３６】また、上記一実施形態では、振動板２１の
長手方向において、複数の振動子２４で発生する音圧が
上記絶縁ギャップＧの部分で不連続になるのを防止する
ため、上記振動子２４の端縁を斜辺２４ａとしたが、斜
辺に代わり、図６（ａ）に示すように隣り合う振動子２
４の一方の端部をＶ字状の凹部４１ａとし、他方を上記
凹部４１ａが絶縁ギャップＧを介して入り込むＶ字状の
凸部４１ｂとしてもよく、さらには同図（ｂ）に示すよ
うに一方の端部を矩形状の凸部４２ａ、他方の端部を絶
縁ギャップＧを介して上記凹部４２ａに入り込む矩形状
の凸部４２ｂとしてもよい。すなわち、振動子２４の端
部は、絶縁ギャップＧが振動板２１の幅方向に平行に貫
通するのが防止される形状であればよい。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、振動板の
長手方向に沿って複数の振動子を絶縁ギャップを介して
設ける場合、上記絶縁ギャップが上記振動板の長手方向
と直交する幅方向に対して平行に貫通するのを防止でき
るよう、上記振動子の端部の形状を設定した。

【００３８】そのため、上記振動板の長手方向におい
て、上記振動子で発生する音圧が上記絶縁ギャップの部
分で不連続になるのが防止されるから、上記振動板が上
記洗浄液に付与する超音波振動が上記絶縁ギャップによ
って不均一化にんあることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す振動板の平面図。

【図２】同じく超音波洗浄装置の縦断面図。

【図３】同じく図２のＡ−Ａ線に沿う横断面図。

【図４】同じく振動板で発生する音圧を示すグラフ。

【図５】この発明の他の実施形態を示す振動子が設けら
れた振動板の平面図。

【図６】この発明のさらに他の実施例を示す振動子の端
部形状の説明図。

【図７】従来の超音波洗浄装置の縦断面図。

【図８】同じく振動板の平面図。

【図９】同じく振動板で発生する音圧を示すグラフ。

【符号の説明】

１１…装置本体、２１…振動板、２４…振動子、２４ａ
…斜辺、４１ａ、４２ａ…凹部、４１ｂ、４１ｂ…凸
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄物を洗浄する洗浄液に超音波振動
   を付与するための超音波洗浄装置において、 装置本体と、 この装置本体に設けられ上記洗浄液に超音波振動を付与
   するための帯状の振動板と、 この振動板の長手方向に沿って所定間隔の絶縁ギャップ
   を介して設けられているとともに上記絶縁ギャップが上
   記振動板の長手方向と直交する幅方向に対して平行に貫
   通しないよう端部の形状が設定された複数の振動子とを
   具備したことを特徴とする超音波洗浄装置。