JPH10216630A - 超音波振動子の半田付け方法および超音波振動装置 - Google Patents

超音波振動子の半田付け方法および超音波振動装置

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JPH10216630A
JPH10216630A JP1866897A JP1866897A JPH10216630A JP H10216630 A JPH10216630 A JP H10216630A JP 1866897 A JP1866897 A JP 1866897A JP 1866897 A JP1866897 A JP 1866897A JP H10216630 A JPH10216630 A JP H10216630A
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JP
Japan
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electrode
ultrasonic
solder
lead wire
ultrasonic vibration
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Pending
Application number
JP1866897A
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English (en)
Inventor
Hidetaka Nakajima
英貴 中嶋
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Shibaura Mechatronics Corp
Original Assignee
Shibaura Engineering Works Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10216630A publication Critical patent/JPH10216630A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components

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  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は超音波振動子の電極にリ−ド線を
確実に半田付けできるようにした半田付け方法を提供す
ることにある。 【解決手段】 振動板5に取付けられる超音波振動子7
の電極にリ−ド線11を半田付けする半田付け方法にお
いて、上記リ−ド線を上記電極に半田付けするときに、
上記電極に付着される半田Sに超音波振動を与えること
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】この発明は洗浄液などの液体
に超音波振動を付与するための超音波振動子およびその
超音波振動子が用いられた超音波振動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、液晶製造装置や半導体製造装
置においては、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物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
る洗浄液に超音波振動を付与し、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】洗浄液に超音波振動を付与する洗浄方式に
おいて、従来は20〜200 kHz程度の超音波が用いられ
ていたが、最近では200 〜5000kHz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】超音波振動が付与された洗浄液を被洗浄物
に噴射すると、その超音波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、超音波振動
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】洗浄液に超音波振動を付与するための従来
の超音波洗浄装置は、図4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
してタンタルやサファイヤなどの材料からなる振動板5
で液密に閉塞され、ねじ6によって固定されている。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7
(1つのみ図示)が所定間隔で取着されている。この超
音波振動子7は超音波発振器8により駆動されるように
なっている。超音波発振器8によって、超音波振動子7
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、上記振動板5、超音波振動
子7および超音波発振器8で超音波振動装置を構成して
いる。
【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9が貫通して形成され
ている。一対の供給路9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】上記装置本体1には一端を上記供給路9に
連通させ、他端を空間部2に連通させた複数の噴出路1
0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10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10は上記供
給路9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9に供給された洗浄液は複数の
噴出路10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によって超
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のノズル口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、このような構成の超音波洗浄装
置において、上記超音波振動子7と超音波発振器8とは
リ−ド線11によって電気的に接続される。上記超音波
振動子7は、図5に示すようにセラミックからなる圧電
素子7aの表面に、Ag、Crなどの金属からなる第1
の電極7bと第2の電極7cとが形成されてなる。上記
第1の電極7bにはリ−ド線11の一端が板ばね12を
介して、たとえばねじ13などの機械的手段によって接
続されている。このリ−ド線11の他端は上記超音波発
振器8に接続される。
【0012】上記板ばね12は一端に形成された湾曲部
12aが上記電極7bに弾性的に接触し、他端は装置本
体1に取付けられている。上記リ−ド線11は同軸ケ−
ブル11Aの芯線であって、上記第2の電極7cは上記
同軸ケ−ブルの被覆線11aに、たとえば振動板5など
を介して電気的に接続される。
【0013】上記第1の電極7bと上記リ−ド線11と
を板ばね12を介して接続する理由はつぎのようなこと
による。つまり、第1の電極7bと上記リ−ド線11と
を通常の半田付けで接続すると、第1の電極7bの表面
が汚れていたり、酸化膜が形成されていたり、空気層が
介在するなどのことによって半田が付着しにくく、半田
不良、とくに十分な接続強度が得られないということが
あった。しかも、そのような電極7bに対しては半田処
理に時間がかかるから、超音波振動子7への入熱の増大
による熱影響が大きくなり、圧電特性が破壊されるとい
うことがある。
【0014】そこで、半田付けに代わり、上述したよう
に板ばね12を介して第1の電極7bと上記リ−ド線1
1とを接続するということが行われる。しかしながら、
その場合には板ばね12の劣化などによって超音波振動
子7の振動と板ばね12との固有振動とにずれが生じる
ことがある。すると、上記板ばね12が第1の電極7b
から一瞬、離れることがあり、そのときにスパ−クが発
生して第1の電極7bが損傷するということがある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このように、リ−ド線
と超音波振動子の電極とを電気的に接続する場合、通常
の半田付けでは十分な接続強度が得られなかったり、半
田付けに時間がかかって超音波振動子を熱損させるなど
のことがあり、さらに板ばねを用いた接続では接触状態
が瞬間的に離れ、そのときに発生するスパ−クで電極が
損傷するということがあった。
【0016】この発明の目的は、リ−ド線を電極に、十
分な強度で確実に、しかも超音波振動子を熱損させるこ
となく半田付けできるようにした超音波振動子の半田付
け方法およびその超音波振動子が用いられる超音波振動
装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、振動
板に取付けられる超音波振動子の電極にリ−ド線を半田
付けする半田付け方法において、上記リ−ド線を上記電
極に半田付けするときに、上記電極に付着される半田に
超音波振動を与えることを特徴とする。
【0018】請求項2の発明は、振動板に超音波振動子
を取着し、超音波発振器で上記超音波振動子を駆動する
超音波振動装置において、上記超音波発振器と上記超音
波振動子とはリ−ド線によって電気的に接続されるとと
ともに、上記リ−ド線を上記超音波振動子の電極に半田
付けするための半田には、上記電極に付着されるととも
に超音波振動が与えられることを特徴とする。
【0019】請求項1と請求項2の発明によれば、半田
付け時に超音波振動子の電極に供給された半田に超音波
振動を与えると、その超音波振動によって電極の表面が
活性化され、半田の付着性が向上するから、上記超音波
振動子の電極にリ−ド線を確実かつ迅速に半田付けでき
る。
【0020】
【発明の実施形態】以下、この発明の一実施形態を図1
と図2を参照して説明する。なお、図4、図5に示す従
来構造と同一部分には同一記号を付して説明を省略す
る。この発明にかかわる半田付けは図2に示す半田こて
21が用いられる。この半田こて21は金属製のチップ
22を有し、このチップ22はホ−ン23の先端に取付
けられ、ヒ−タ24によって加熱されるようになってい
る。上記ホ−ン23の基端は超音波振動する振動体25
に取付けられている。したがって、振動体25を駆動す
ることで、上記チップ22を超音波振動させることがで
きるようになっている。
【0021】上記超音波振動子7の第1の電極7bに
は、上記構成の半田こて21を用いて同軸ケ−ブル11
Aの芯線であるリ−ド線11がつぎの手順ではんだ付け
される。まず、半田こて21のチップ22を所定温度に
加熱したならば、振動体25を作動させてチップ22を
超音波振動させ、そのチップ22の先端を第1の電極7
bに供給された半田Sに押し当てるとともに、その半田
Sにリ−ド線11の先端部を押し当てる。それによっ
て、半田Sには熱と超音波振動とが付与される。
【0022】半田Sに付与された超音波振動は第1の電
極7bに伝達されるから、その超音波振動で第1の電極
7bの表面が活性化されるとともに、第1の電極7bの
表面の空気層が短時間で除去される。したがって、半田
Sは上記第1の電極7bに短時間で確実に付着されるこ
とになるから、上記リ−ド線11を上記第1の電極7b
に十分な強度で、しかも超音波振動子7を熱損させるこ
となく半田付けすることができる。
【0023】つぎに、従来の方法と、この発明の方法に
よってリ−ド線11を第1の電極7bに半田付けしたと
きの引張強度を測定した結果を示す。従来の方法は、約
183℃の融点の半田を用い、半田Sに超音波振動を与
えず、半田こて21のチップ22を370℃にしてリ−
ド線11を第1の電極7bに半田付けした。その場合、
上記リ−ド線11は外見的には第1の電極7bに半田付
けされているが、引張強度はほとんど0に近く、測定で
きるような引張強度を示さなかった。
【0024】この発明の方法は、半田こて21のチップ
22の温度を370℃にし、半田は融点が220℃のも
のを用い、チップ22を超音波振動させてリ−ド線11
を第1の電極7bに半田付けした。4回の実験を行った
ところ、1回目の引張強度は4.008Kg 、2回目は1.137K
g 、3回目は3.829Kg 、4回目は1.859Kg であった。
【0025】以上の実験からも明らかなように、半田S
に超音波振動を与えるこの発明の方法によれば、与えな
い従来の方法に比べてリ−ド線11を第1の電極7bに
高強度に半田付けできることが確認された。
【0026】この発明は上記一実施形態に限定されず、
図3に示すように第1の電極7bにリ−ド線11を半田
付けしてもよい。すなわち、第1の電極7bに第1の半
田層S1 を超音波振動を与えながら半田付けしたのち、
この第1の半田層S1 にリ−ド線11を第2の半田層S
2 によって半田付けする。
【0027】このような方法によれば、第1の半田層S
1 と第2の半田層S2 との成分を変えることができる。
そのため、たとえば第1の半田層S1 に、第1の電極7
bの表面を活性化させる成分を含む半田を用いれば、第
1の半田層S1 を第1の電極7bに高強度に付着できる
から、リ−ド線11の接続強度を向上させることができ
る。
【0028】
【発明の効果】請求項1と請求項2の発明によれば、半
田付け時に超音波振動子の電極に供給される半田に超音
波振動を与えるようにした。そのため、超音波振動によ
って電極の表面が活性化され、この電極に対する半田の
付着性が向上するから、上記超音波振動子の電極にリ−
ド線を確実かつ迅速に半田付けできる。
【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子の電極にリ
−ド線を半田付けした状態の断面図。
【図2】同じく振動体が設けられた半田こての概略的構
成図。
【図3】同じくこの発明の他の実施形態を示す半田付け
状態の断面図。
【図4】超音波振動装置が用いられた一般的な超音波洗
浄装置の概略的構成図。
【図5】従来のリ−ド線の接続構造の説明図。
【符号の説明】
5…振動板 7…超音波振動子 S…半田

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動板に取付けられる超音波振動子の電
    極にリ−ド線を半田付けする半田付け方法において、 上記リ−ド線を上記電極に半田付けするときに、上記電
    極に付着される半田に超音波振動を与えることを特徴と
    する超音波振動子の半田付け方法。
  2. 【請求項2】 振動板に超音波振動子を取着し、超音波
    発振器で上記超音波振動子を駆動する超音波振動装置に
    おいて、 上記超音波発振器と上記超音波振動子とはリ−ド線によ
    って電気的に接続されるととともに、上記リ−ド線を上
    記超音波振動子の電極に半田付けするための半田には、
    上記電極に付着されるとともに超音波振動が与えられる
    ことを特徴とする超音波振動装置。
JP1866897A 1997-01-31 1997-01-31 超音波振動子の半田付け方法および超音波振動装置 Pending JPH10216630A (ja)

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Cited By (3)

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