KR101206392B1 - Ultrasonic transmitters and ultrasonic cleaning apparatus having the same - Google Patents

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KR101206392B1
KR101206392B1 KR1020110088799A KR20110088799A KR101206392B1 KR 101206392 B1 KR101206392 B1 KR 101206392B1 KR 1020110088799 A KR1020110088799 A KR 1020110088799A KR 20110088799 A KR20110088799 A KR 20110088799A KR 101206392 B1 KR101206392 B1 KR 101206392B1
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ultrasonic
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piezoelectric element
space
output
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KR1020110088799A
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임의수
이양래
김현세
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한국기계연구원
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Abstract

PURPOSE: An ultrasonic vibrator and an ultrasonic cleaning device having the same are provided to prevent the deviation of an output function of the ultrasonic waves caused by reflected waves because the reflected waves are not transmitted to a piezoelectric element. CONSTITUTION: An ultrasonic vibrator comprises a piezoelectric element(10) and a rod(20). Spaces(21) of the rod are formed on a moving path of the reflected waves becoming returned to the piezoelectric element and extended along the side facing one side of the rod so that the reflected waves are not transmitted to the piezoelectric element. When each space is extended in an opposite direction to the output of ultrasonic waves, an overlapped area(T2) is formed.

Description

초음파 진동자 및 그것을 구비한 초음파 세정장치{ULTRASONIC TRANSMITTERS AND ULTRASONIC CLEANING APPARATUS HAVING THE SAME}Ultrasonic vibrator and ultrasonic cleaning device having the same {ULTRASONIC TRANSMITTERS AND ULTRASONIC CLEANING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 초음파발생장치의 구성요소인 초음파 진동자 및 그것을 구비한 초음파 세정장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultrasonic vibrator which is a component of an ultrasonic generator and an ultrasonic cleaning apparatus having the same.

초음파발생장치는 전원을 공급받아 진동을 발생시키는 초음파진동자 및 초음파진동자에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단을 가지고 있다.The ultrasonic generator has a power supply means for supplying power to the ultrasonic vibrator and the ultrasonic vibrator to generate a vibration by receiving power.

이러한 초음파발생장치는 세정을 위한 용도나 살균을 위한 용도 등으로 널리 사용되고 있다.Such ultrasonic generators are widely used for cleaning or sterilization.

구체적인 예로 설명하면, 반도체 기판을 제조하는 공정은 증착, 리소그래피, 식각, 화학적 연마 및 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들로 이루어진다.As a specific example, the process of manufacturing a semiconductor substrate consists of unit processes such as deposition, lithography, etching, chemical polishing and mechanical polishing, cleaning, drying, and the like.

이러한 단위 공정 중에서 세정공정은, 각각의 단위 공정을 수행하는 동안 반도체 기판의 표면에 부착되는 이물질이나 불필요한 막 등을 제거하는 공정이다.Among these unit processes, the cleaning process is a process of removing foreign matters or unnecessary films, etc. adhering to the surface of the semiconductor substrate during each unit process.

최근 반도체 기판상에 형성되는 패턴이 미세화되고 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라, 점차 세정 공정의 중요도가 커지고 있는 실정이다.Recently, as the pattern formed on the semiconductor substrate is miniaturized and the aspect ratio of the pattern is increased, the importance of the cleaning process is gradually increasing.

초기에는 기판을 세정하기 위해서 세정액에 기판을 담갔다 꺼내는 방식이 많이 사용되었으나, 상술한 바와 같이 세정 공정의 중요도가 커짐에 따라 세정 장치의 구조에도 많은 발전이 이루어졌다.Initially, a method of immersing and removing a substrate in a cleaning liquid was used to clean the substrate. However, as the importance of the cleaning process increases, many developments have been made in the structure of the cleaning apparatus.

최근에는 세정액에 기판을 담근 채 세정액에 수백 kHz 이상의 초음파 진동을 인가함으로써 세정 효율을 증대시키는 구조의 기판 세정 장치가 사용되고 있다.Recently, a substrate cleaning apparatus having a structure in which cleaning efficiency is increased by applying ultrasonic vibrations of several hundred kHz or more to the cleaning liquid while the substrate is immersed in the cleaning liquid has been used.

또, 도 1에서와 같이 테이블 위에 올려진 웨이퍼(Wafer)가 회전되도록 하고, 웨이퍼의 상부면 또는 상?하부면에 세정액을 분사하면서 분사된 세정액에 초음파가 가해지도록 하여 웨이퍼의 세정이 이루어지도록 하는 기술도 사용되고 있다.In addition, as shown in FIG. 1, the wafer placed on the table is rotated, and ultrasonic waves are applied to the sprayed cleaning liquid while spraying the cleaning liquid on the upper surface or the upper and lower surfaces of the wafer so that the cleaning of the wafer is performed. Technology is also being used.

즉, 최근에는 초음파를 사용하여 반도체 기판의 세정을 실시하고 있는 것이다.That is, recently, the semiconductor substrate is cleaned using ultrasonic waves.

일반적으로 초음파 진동자는 도 2와 같이 로드(2) 위에 압전소자(1)가 부착되고, 그 위에 하우징(3)이 결합되며, 로드(2)와 하우징(3) 사이에 패킹(4)이 위치된 형태로 구현되어 있다.(하우징과 로드는 볼트(5) 등에 의해 결합되어 있음)Generally, the ultrasonic vibrator has a piezoelectric element 1 attached to the rod 2, a housing 3 coupled thereto, and a packing 4 positioned between the rod 2 and the housing 3 as shown in FIG. 2. (Housing and rod are coupled by bolts 5, etc.).

도 2와 같은 플레이트 타입의 초음파 진동자뿐만 아니라 도 3 및 도 4와 같이 로드가 초음파출력연장부(2a)를 갖는 긴 로드 타입의 초음파 진동자에서도 상기와 같은 구조로 되어 있다.Not only the plate type ultrasonic vibrator as shown in FIG. 2 but also the long rod type ultrasonic vibrator having the ultrasonic output extension 2a as shown in FIGS. 3 and 4 have the same structure as described above.

반도체 기판의 세정에 사용되는 초음파진동자도 상기와 같은 구조로 되어 있었다.The ultrasonic vibrator used for cleaning the semiconductor substrate also had the above structure.

초음파를 이용한 세정은 입자 가속도와 초음파의 캐비테이션(cavitation) 현상에 의해 이루어진다.Ultrasonic cleaning is performed by particle acceleration and cavitation of ultrasonic waves.

캐비테이션 현상은 초음파가 용액 중에 전파될 때 초음파의 압력에 의해 마이크로미터(㎛) 크기이면서 진공상태인 미세한 기포가 생성된 후 폭발하면서 소멸되는 현상이 빠르게 반복되는 것을 의미하는데 캐비테이션 현상에 의해 발생된 기포가 폭발할 때 순간적으로 강한 충격파가 발생될 뿐만 아니라 높은 압력과 고온을 동반한다.The cavitation phenomenon is a micrometer (µm) sized microscopic bubble generated by the pressure of the ultrasonic wave when the ultrasonic wave propagates in the solution, and then rapidly disappears when it explodes. The bubble generated by the cavitation phenomenon Explosions not only generate instantaneous shock waves, they are also accompanied by high pressures and high temperatures.

상기와 같이 캐비테이션 현상에 의해 발생되는 충격파에 의해서 반도체 기판에 형성되어 있는 패턴의 깊숙한 곳까지 단시간 내에 세정이 이루어지도록 하는 것이 초음파를 사용한 반도체 기판의 세정방식이다.As described above, the cleaning method of the semiconductor substrate using ultrasonic waves is such that the shock wave generated by the cavitation phenomenon is performed in a short time to the depth of the pattern formed on the semiconductor substrate.

한국 특허출원 제10-2004-0104064호 및 한국 특허출원 제10-2003-0085582호 등에는 초음파를 사용한 세정장치에 대하여 기술되어 있다.Korean Patent Application No. 10-2004-0104064, Korean Patent Application No. 10-2003-0085582 and the like describe a cleaning apparatus using ultrasonic waves.

그런데 종래의 초음파진동자는 조사된 초음파가 세정대상면에서 반사되는데, 이때, 세정액층의 미세변동에 의해 진동자의 초음파 조사면과 세정대상면 사이의 거리가 위치에 따라 달라짐으로써 반사되어 되돌아오는 반사파의 위상이 변하게 되며, 위상이 변화된 반사파가 진동소자인 압전소자에 영향을 주어 진동자의 임피던스 특성을 변화시키고, 이에 따라 초음파의 구동 와트(W)도 변화됨으로써 초음파의 출력을 변화시키게 되는 문제점이 있었다.However, the conventional ultrasonic vibrator reflects the irradiated ultrasonic waves from the surface to be cleaned, wherein the distance between the ultrasonic irradiation surface of the vibrator and the surface to be cleaned varies depending on the position of the reflected wave due to the microscopic change of the cleaning liquid layer. The phase is changed, and the reflected wave with the changed phase affects the piezoelectric element, which is a vibrating element, thereby changing the impedance characteristics of the vibrator, thereby changing the driving wattage (W) of the ultrasonic wave, thereby changing the output of the ultrasonic wave.

즉, 어떤 시점에서는 초음파의 출력 성능이 강하고 어떤 시점에서는 초음파의 출력 성능이 상대적으로 매우 약해지는 문제점이 있었던 것이다.(도 5의 A에서 도 5의 B와 같이 반사파의 위상변화에 의해서 임피던스(Imp) 특성이 변하고, 초음파의 구동 와트(W)가 변함으로써 출력 성능에 편차가 발생되는 것임)That is, there is a problem that the output power of the ultrasonic wave is strong at some point and the output power of the ultrasonic wave is relatively weak at some point. (Amp in FIG. 5 to B in FIG. 5, impedance (Imp ) Characteristics change, and the driving wattage (W) of the ultrasonic wave changes, causing a deviation in output performance.)

초음파의 출력 성능을 일정하게 유지하지 못하는 것은 초음파를 사용한 반도체의 균일한 세정효과를 확보하지 못할 뿐만 아니라 세정대상면을 손상시키는 결과를 유발하였다.
Failure to maintain the constant output performance of the ultrasonic waves not only ensures a uniform cleaning effect of the semiconductor using ultrasonic waves, but also causes damage to the surface to be cleaned.

한국 특허출원 제10-2004-0104064호Korean Patent Application No. 10-2004-0104064 한국 특허출원 제10-2003-0085582호Korean Patent Application No. 10-2003-0085582

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파의 조사시 세정대상면으로부터 반사되어 되돌아오는 반사파에 압전소자가 영향을 받지 않도록 함으로써 반사파에 의해 진동자의 임피던스 특성이 변하여 초음파의 출력성능에 큰 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있는 초음파진동자 및 그것을 구비한 초음파 세정장치를 제공하려는데 목적이 있다.
The present invention is to solve the above problems, and more specifically, the piezoelectric element is not affected by the reflected wave reflected from the cleaning target surface during the irradiation of the ultrasonic wave so that the impedance characteristics of the vibrator is changed by the reflected wave to output the ultrasonic wave. An object of the present invention is to provide an ultrasonic vibrator and an ultrasonic cleaning device having the same, which can prevent a large deviation from occurring in performance.

본 발명에서는 초음파 진동자를 구현함에 있어, 전원을 공급받아 진동하는 압전소자 및 상기 압전소자가 부착되어 초음파를 출력하는 로드를 갖는 형태로 구현하되 상기 로드는 세정대상면에서 압전소자 방향으로 반사되어 되돌아오는 반사파의 흐름을 끊는 공간이 형성된 구조로 구현함으로써 반사파가 압전소자에 전달되어 영향을 주는 것을 방지하여 반사파에 의해 진동자의 임피던스 특성이 변화되고, 이에 따라 구동 와트(W)도 변화되어 초음파의 출력성능에 큰 차이가 발생되는 것을 방지한다.
In the present invention, in implementing the ultrasonic vibrator, the piezoelectric element is vibrated by receiving power and the piezoelectric element is attached to the piezoelectric element is attached to output the ultrasonic wave, but the rod is reflected in the direction of the piezoelectric element from the cleaning target surface By implementing a structure in which a space to stop the flow of the reflected wave is formed, the reflected wave is prevented from being transmitted to the piezoelectric element, thereby changing the impedance characteristics of the vibrator by the reflected wave, and thus driving wattage (W) is also changed to output the ultrasonic wave. This prevents a big difference in performance.

본 발명의 초음파 진동자는, 전원을 공급받아 진동하는 압전소자 및 상기 압전소자가 부착되어 초음파를 출력하는 로드를 갖는 형태로 구현되어 있되 상기 로드는 세정대상면에서 반사되어 압전소자 방향으로 되돌아오는 반사파의 흐름을 끊는 공간이 형성된 구조이어서 반사파가 압전소자에 전달되어 영향을 주는 것이 방지되므로 반사파에 의해 진동자의 임피던스 특성이 변화되어 초음파의 출력성능에 큰 편차가 발생되는 것이 방지된다.Ultrasonic vibrator of the present invention is implemented in the form of a piezoelectric element that is vibrated by a power supply and the piezoelectric element is attached to the output of the ultrasonic wave, the rod is reflected from the surface to be cleaned reflected back to the piezoelectric element direction Since the structure is formed to cut off the flow of the reflected wave, the reflected wave is prevented from being transmitted to and influenced by the piezoelectric element, so that the impedance characteristic of the vibrator is changed by the reflected wave, thereby preventing a large deviation in the output performance of the ultrasonic wave.

따라서 본 발명의 초음파 진동자를 구비하고 있는 초음파 세정장치는 세정력의 큰 편차 없이 우수한 세정효율을 유지하는 특성이 있다.
Therefore, the ultrasonic cleaning apparatus provided with the ultrasonic vibrator of the present invention has a characteristic of maintaining excellent cleaning efficiency without large variation in cleaning power.

도 1은 종래기술에서 초음파를 사용하여 반도체의 웨이퍼를 세정하는 구조와 반사파와 구동 와트와의 관계 등을 설명하기 위한 개략도
A : 반도체의 웨이퍼 세정구조를 도시한 개략도
B : 반사파와 구동 와트와의 관계를 설명하기 위한 개략도
도 2는 종래 플레이트 타입 초음파 진동자의 분해 사시도
도 3은 종래 로드 타입 초음파 진동자의 분해 사시도
도 4는 종래 또 다른 형태의 로드 타입 초음파 진동자의 분해 사시도
도 5는 초음파의 출력성능에 직접적인 영향을 미치는 임피던스 특성이 반사파에 영향을 받아 변화되는 것을 설명하기 위한 개략도
A : 진동자의 설계된 임피던스(임피던스가 높은 상태)
B : 세정액층 두께의 미세변동에 의해 변화된 임피던스(임피던스가 낮은 상태)
도 6은 로드가 하나의 공간을 갖는 본 발명의 초음파진동자의 구조를 설명하기 위한 개략도
A : 평면도
B : 정면도
도 7은 로드가 복수 개의 공간을 갖는 본 발명의 초음파진동자의 구조를 설명하기 위한 개략도
A : 평면도
B : 정면도
도 8은 로드가 복수 개의 공간을 갖는 또 다른 형태의 초음파진동자의 구조를 설명하기 위한 개략도
A : 평면도
B : 정면도
도 9는 로드가 하나의 공간을 갖되 상기 공간의 바깥쪽에서 공간의 상, 하를 연결하는 지점이 최소 2개인 구조의 본 발명 초음파진동자의 구조를 설명하기 위한 개략도
A : 평면도
B : 정면도
도 10은 로드가 하나의 공간을 갖는 본 발명의 또 다른 초음파진동자의 구조를 설명하기 위한 개략도
A : 사시도
B : 정면도
도 11은 본 발명의 초음파진동자를 구비한 초음파 세정장치를 사용해서 반도체의 웨이퍼를 세정하는 구조를 도시한 개략도1 is a schematic diagram for explaining a structure of cleaning a wafer of a semiconductor using ultrasonic waves and a relationship between a reflected wave and a driving watt in the related art.
A: Schematic diagram showing a wafer cleaning structure of a semiconductor
B: Schematic to explain the relationship between reflected wave and driving watt
2 is an exploded perspective view of a conventional plate type ultrasonic vibrator
3 is an exploded perspective view of a conventional rod-type ultrasonic vibrator
4 is an exploded perspective view of another conventional rod-type ultrasonic vibrator
Figure 5 is a schematic diagram for explaining that the impedance characteristic that directly affects the output performance of the ultrasonic wave is changed by the reflected wave
A: Designed impedance of the vibrator (high impedance)
B: Impedance (low impedance) changed by microvariation of the thickness of the cleaning liquid layer
Figure 6 is a schematic diagram for explaining the structure of the ultrasonic vibrator of the present invention having a rod one space
A: Floor Plan
B: front view
7 is a schematic diagram for explaining the structure of the ultrasonic vibrator of the present invention having a rod having a plurality of spaces;
A: Floor Plan
B: front view
8 is a schematic diagram for explaining the structure of another type of ultrasonic vibrator, in which the rod has a plurality of spaces;
A: Floor Plan
B: front view
Figure 9 is a schematic diagram for explaining the structure of the ultrasonic transducer of the present invention having a rod having one space but at least two points connecting the top and bottom of the space from the outside of the space;
A: Floor Plan
B: front view
10 is a schematic diagram for explaining the structure of another ultrasonic vibrator of the present invention in which the rod has one space;
A: perspective view
B: front view
Fig. 11 is a schematic diagram showing a structure for cleaning a wafer of a semiconductor by using an ultrasonic cleaning device having an ultrasonic vibrator of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.It is to be understood, however, that the appended drawings illustrate only typical embodiments of the present invention and are not to be considered as limiting the scope of the invention.

본 발명은 초음파 진동자에 관한 것이다. The present invention relates to an ultrasonic vibrator.

따라서 본 발명의 초음파 진동자도 종래와 같이 전원을 공급받아 진동하는 압전소자(10)를 갖는다.Therefore, the ultrasonic vibrator of the present invention also has a piezoelectric element 10 that vibrates by receiving power as in the prior art.

또, 압전소자(10)가 부착되는 로드(20)를 갖는다. It also has a rod 20 to which the piezoelectric element 10 is attached.

본 발명의 초음파 진동자도 종래와 같이 로드(20)의 상부에 결합되고, 압전소자(10)에 전원을 인가하기 위한 전선이 연결되어 있는 하우징을 갖는 형태일 수 있다. The ultrasonic vibrator of the present invention may also have a housing coupled to the upper portion of the rod 20 as in the related art and having a housing to which a wire for applying power to the piezoelectric element 10 is connected.

또, 로드(20)와 하우징 사이에 위치되는 패킹을 갖는 형태일 수 있다. In addition, it may have a form having a packing located between the rod 20 and the housing.

그런데 본 발명은 초음파의 조사시 세정액층의 미세변동에 의해 세정대상면을 맞고 위상이 변하여 되돌아오는 반사파가 압전소자(10)에 영향을 주는 것을 방지함으로써 반사파에 의해 진동자의 임피던스 특성이 변화되고, 이에 따라 구동 와트(W)가 변화되어 초음파의 출력성능에 큰 편차가 발생되는 것을 방지할 수 있는 초음파진동자 및 그것을 구비한 초음파 세정장치를 제공하려는 목적을 갖는다.However, in the present invention, the impedance characteristics of the vibrator are changed by the reflected wave by preventing the reflected wave hitting the surface to be cleaned by the micro-variation of the cleaning liquid layer during the irradiation of the ultrasonic wave and changing the phase to affect the piezoelectric element 10. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic vibrator and an ultrasonic cleaning device having the same, which can prevent the driving watt (W) from being changed so that a large deviation occurs in the output performance of the ultrasonic wave.

본 출원의 발명자는 오랜 연구와 노력 끝에 도 6 내지 도 10과 같이 조사된 초음파가 세정대상면에서 반사되어 압전소자로 되돌아오는 반사파를 막기 위한(반사파의 흐름을 끊는) 공간(21)이 로드에 형성되어 있는 구조를 안출하였다.The inventors of the present application, after a long study and effort, as shown in Figs. 6 to 10, the space 21 for blocking the reflected wave (cutting off the flow of the reflected wave) reflected from the surface to be cleaned and returned to the piezoelectric element as shown in Figs. The formed structure was devised.

즉, 반사파는 세정대상면에서 반사되어 압전소자(10)에 영향을 주게 되는데 압전소자(10) 방향으로 향할 때 로드(20)를 경유하게 된다.That is, the reflected wave is reflected from the surface to be cleaned and affects the piezoelectric element 10. When the reflected wave is directed toward the piezoelectric element 10, it passes through the rod 20.

이러한 반사파의 전달 경로 상에 공간(21)을 두어 압전소자(10)로 되돌아오는 반사파를 차단하여 반사파가 압전소자(10)에 전달되는 것을 방지하는 것이다.
결과적으로 로드(20) 중 반사되어 압전소자로 되돌아오는 반사파의 이동경로가 되는 지점에 공간(21)이 형성되어 있어 반사파가 압전소자(10)에 전달되는 것이 방지되는 것임By placing a space 21 on the transmission path of the reflected wave, the reflected wave returned to the piezoelectric element 10 is blocked to prevent the reflected wave from being transmitted to the piezoelectric element 10.
As a result, the space 21 is formed at a point in the rod 20 that becomes the path of reflection of the reflected wave back to the piezoelectric element, thereby preventing the reflected wave from being transmitted to the piezoelectric element 10.

상기와 같이 반사파가 압전소자에 전달되지 못하도록 하는 공간(21)은 로드(20)에 홀이나 홈을 형성하는 방법 등 다양한 방식으로 형성할 수 있다.
As described above, the space 21 for preventing the reflected wave from being transmitted to the piezoelectric element may be formed in various ways such as a method of forming a hole or a groove in the rod 20.

본 발명에 있어서, 상기 로드(20)에 형성된 공간(21)을 압전소자가 부착된 상부에서 투영하였을 때 형성되는 상기 공간(21)의 평단면적을 초음파가 출력되는 반대방향으로 연장시켰을 때의 영역(T1) 내에 압전소자(10)가 접촉되는 면적이 모두 포함되는 도 6 및 도 7과 같은 형태로 구현할 수 있다.In the present invention, an area in which the flat cross-sectional area of the space 21 formed when the space 21 formed in the rod 20 is projected from the upper portion where the piezoelectric element is attached is extended in the opposite direction in which ultrasonic waves are output. 6 and 7 may include the area in which the piezoelectric element 10 contacts in the T1.

이러한 구성에 의하면 압전소자(10)에 부딪히는 반사파를 효과적으로 차단할 수 있다.
According to such a structure, the reflected wave which collides with the piezoelectric element 10 can be interrupted effectively.

본 발명에 있어서, 로드(20)에 형성된 공간(21)은 복수 개이고, 각각의 공간(21)을 초음파가 조사되는 반대방향으로 연장시켰을 때 중복되는 영역(T2)을 갖는 도 8 및 도 7과 같은 형태로 구현할 수 있다.In the present invention, there are a plurality of spaces 21 formed in the rod 20, and each of the spaces 21 has an overlapping area T2 when the spaces 21 extend in the opposite direction to which the ultrasonic waves are irradiated. It can be implemented in the same form.

특히, 도 8과 같이 로드(20)에 형성된 공간(21)을 초음파가 출력되는 반대방향으로 연장시켰을 때의 영역 내에 압전소자(10)가 접촉되는 면적이 모두 포함되도록 함에 있어 복수 개의 공간(21)을 통해 이루는 것일 경우 초음파의 출력 성능이 공간(21)으로 인해 저하되는 것을 방지할 수 있다.(도 8은 하나의 공간을 연장시켰을 때의 영역에 압전소자가 위치된 영역이 모두 포함되지 않는 형태임)
In particular, as shown in FIG. 8, in the region when the space 21 formed in the rod 20 extends in the opposite direction in which the ultrasonic wave is output, the area where the piezoelectric element 10 contacts is included in the plurality of spaces 21. In this case, the output power of the ultrasonic wave can be prevented from being lowered due to the space 21. (FIG. 8 shows that the area where the piezoelectric element is located is not included in the area when one space is extended. Form)

본 발명에 있어서, 도 8과 같이 반사파의 흐름을 끊는 각각의 공간(21)을 초음파가 출력되는 반대방향으로 연장시켰을 때 각각의 공간(21)이 합해진 영역은 로드(20)의 횡단면적 모두를 초음파가 출력되는 반대방향으로 연장시켰을 때의 영역과 일치하는 경우 반사파가 압전소자(10)에 전달되는 것을 최소화할 수 있다.
In the present invention, as shown in FIG. 8, when the respective spaces 21 that cut off the flow of the reflected wave are extended in the opposite direction in which the ultrasonic waves are output, the regions where the respective spaces 21 are combined may have both cross-sectional areas of the rod 20. If the area coincides with the region when the ultrasonic wave is extended in the opposite direction, the reflected wave can be minimized from being transmitted to the piezoelectric element 10.

본 발명에 있어서, 도 9와 같이 반사파가 압전소자에 전달되지 못하도록 하는 공간(21)의 바깥쪽에서 상기 공간(21)을 기준으로 로드(20)의 상부영역과 하부영역을 연결하는 지점(J)은 로드(20)의 전, 후, 좌, 우 중 2곳 이상(최소 2곳)인 것이 좋다.
상기 공간(21)의 상, 하를 연결하는 지점(J)이 로드(20)에 적어도 2곳 형성되도록 하는 것이다.
In the present invention, the point (J) connecting the upper region and the lower region of the rod 20 with respect to the space 21 from the outside of the space 21 to prevent the reflected wave from being transmitted to the piezoelectric element as shown in FIG. It is good that two or more (minimum two places) of the front, back, left, and right of the rod 20.
At least two points (J) connecting the upper and lower portions of the space 21 are formed in the rod 20.

본 발명에 있어서, 도 10과 같이 공간(21)은 로드(20)의 어느 한쪽 측면에서 마주하는 측면을 향해 연장된 형태(첨부된 도면에서와 같이 본원발명의 공간(21)은 모두 로드의 어느 한쪽 측면에서 마주하는 측면을 향해 연장된 형태임)이고, 상기 압전소자(10)는 로드(20)의 측면 중 공간(21)이 형성된 방향(공간(21)이 시작되는 방향)이 되면서 공간(21)의 상부가 되는 지점에 부착되어 있는 형태로 구현할 수도 있다.
즉, 공간(21)은 로드(20)의 어느 한쪽 측면에서 마주하는 측면을 향해 연장된 형태이어서 'ㄷ'자 형상을 이루고
상기 압전소자(10)는 로드(20)의 측면 중 공간(21)의 상부가 되는 지점에 부착되어 있는 것이다.
In the present invention, as shown in Fig. 10, the space 21 is extended toward the side facing from one side of the rod 20 (as shown in the accompanying drawings, the space 21 of the present invention is all The piezoelectric element 10 is formed in the direction in which the space 21 is formed (the direction in which the space 21 starts) among the side surfaces of the rod 20. It may be implemented in a form attached to the point to be the upper portion of 21).
That is, the space 21 is formed to extend toward the side facing from one side of the rod 20 to form a 'c' shape
The piezoelectric element 10 is attached to a point that becomes the upper portion of the space 21 of the side of the rod 20.

본 발명에 있어서, 로드(20)는 석영, 사파이어, 탄탈, 티타늄, 실리콘, 세라믹, 알루미늄, 스테인레스 스틸 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. In the present invention, the rod 20 is preferably made of any one of quartz, sapphire, tantalum, titanium, silicon, ceramic, aluminum, stainless steel.

또, 로드(20)의 표면에 테프론 코팅이 이루어져 있는 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that a Teflon coating is made on the surface of the rod 20.

본 발명에 있어서, 로드의 횡단면 형상은 원통형뿐만 아니라 사각형, 육각형 등 다양한 형상을 갖는 형태로 구현할 수 있다.In the present invention, the cross-sectional shape of the rod can be implemented in a shape having a variety of shapes, such as a rectangular, hexagonal as well as cylindrical.

또, 압전소자는 원통형의 플레이트 형상뿐 아니라 삼각형, 사각형, 육각형, 칠각형 등 다각형의 플레이트 형상으로 구현할 수 있는데 삼각형, 오각형, 칠각형 등 홀수 개의 변을 갖는 플레이트 형상으로 구현하는 곳이 좋다. In addition, the piezoelectric element may be embodied in a polygonal plate shape such as a triangle, a square, a hexagon, and a heptagon as well as a cylindrical plate shape, but may be implemented in a plate shape having an odd number of sides such as a triangle, a pentagon, and a heptagon.

또, 압전소자가 한 개만 부착된 형태로 구현할 수도 있고, 복수 개가 부착된 형태로 구현할 수도 있다.
In addition, only one piezoelectric element may be implemented in a form attached thereto, or a plurality of piezoelectric elements may be implemented.

실시예1)Example 1)

전원을 공급받아 진동하는 압전소자(10)와 상기 압전소자(10)가 부착되어 초음파를 출력하는 로드(20)를 갖는 초음파 진동자의 형태로 구현하되 상기 로드(20)에는 반사파가 압전소자(10)에 영향을 미치지 못하도록 하는 공간(21)이 도 7과 같이 복수 개 형성되어 있고, 각각의 공간(21)을 초음파가 조사되는 반대방향으로 연장시켰을 때 중복되는 영역(T2)을 갖는다.
Implemented in the form of an ultrasonic vibrator having a piezoelectric element 10 and a piezoelectric element 10 is vibrated by the power supplied to the piezoelectric element 10 to output an ultrasonic wave, the reflected wave is a piezoelectric element 10 There are a plurality of spaces (21) formed so as not to affect the space, as shown in Fig. 7, and each of the spaces (21) has an overlapping area (T2) when it extends in the opposite direction to which ultrasonic waves are irradiated.

1. 압전소자 2. 로드
2a. 초음파출력연장부 3. 하우징
4. 패킹 5. 볼트
10. 압전소자 20. 로드
21. 공간1. Piezoelectric element 2. Rod
2a. Ultrasonic Output Extension 3. Housing
4. Packing 5. Bolt
10. Piezoelectric element 20. Rod
21. Space

Claims (7)

전원을 공급받아 진동하는 압전소자(10)와 상기 압전소자(10)가 부착되어 초음파를 출력하는 로드(20)를 갖는 초음파 진동자에 있어서,
상기 로드(20) 중 반사되어 압전소자로 되돌아오는 반사파의 이동경로가 되는 지점에 공간(21)이 형성되어 있되 로드(20)의 어느 한쪽 측면에서 마주하는 측면으로 연장된 형태로 형성되어 있어 반사파가 압전소자(10)에 전달되는 것이 방지되며,
상기 로드(20)에 형성된 공간(21)은 복수 개이고, 각각의 공간(21)을 초음파가 출력되는 반대방향으로 연장시켰을 때 중복되는 영역(T2)을 갖는 것을 특징으로 하는, 초음파 진동자.
In the ultrasonic vibrator having a piezoelectric element 10 that is supplied with power and vibrates and the rod 20 is attached to the piezoelectric element 10 to output ultrasonic waves,
The space 21 is formed at a point in the rod 20 that is a reflection path of the reflected wave returning to the piezoelectric element, but is formed in a shape extending in a side facing from one side of the rod 20. Is prevented from being transmitted to the piezoelectric element 10,
Ultrasonic vibrator, characterized in that there are a plurality of spaces (21) formed in the rod (20), each having a region (T2) overlapped when each space (21) is extended in the opposite direction in which the ultrasonic waves are output.
제 1항에 있어서,
상기 로드(20)에 형성된 공간(21)을 압전소자가 부착된 상부에서 투영하였을 때 형성되는 상기 공간(21)의 평단면적을 초음파가 출력되는 반대방향으로 연장시켰을 때의 영역(T1) 내에 압전소자(10)가 접촉되는 면적이 모두 포함되는 것을 특징으로 하는, 초음파 진동자.
The method of claim 1,
Piezoelectric in the area T1 when the cross-sectional area of the space 21 formed when the space 21 formed in the rod 20 is projected from the upper portion where the piezoelectric element is attached is extended in the opposite direction in which ultrasonic waves are output. Ultrasonic vibrator, characterized in that all the area that the element 10 is in contact with.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 각각의 공간(21)을 초음파가 출력되는 반대방향으로 연장시켰을 때 각각의 공간(21)이 합해진 영역은 로드(20)의 횡단면적 모두를 초음파가 출력되는 반대방향으로 연장시켰을 때의 영역과 일치하는 것을 특징으로 하는, 초음파 진동자.
The method of claim 1,
When the respective spaces 21 are extended in the opposite direction in which the ultrasonic waves are output, the areas where the respective spaces 21 are combined are the areas when all the cross-sectional areas of the rod 20 are extended in the opposite direction in which the ultrasonic waves are output. Ultrasonic vibrator, characterized in that the matching.
제 2항에 있어서,
상기 공간(21)의 바깥쪽에서 공간(21)을 기준으로 로드(20)의 상부영역과 하부영역을 연결하는 지점(J)이 로드(20)에 적어도 2곳 형성된 것을 특징으로 하는, 초음파 진동자.
The method of claim 2,
Ultrasonic vibrator, characterized in that formed at least two points (J) connecting the upper region and the lower region of the rod (20) with respect to the space (21) from the outside of the space (21).
삭제delete 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 초음파 진동자가 구비된 초음파 세정장치.
The ultrasonic cleaning apparatus provided with the ultrasonic vibrator of any one of Claims 1, 2, 4, and 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007274191A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Ngk Spark Plug Co Ltd Ultrasonic vibrator, its manufacturing method, and ultrasonic equipment
KR100979568B1 (en) * 2009-03-19 2010-09-02 한국기계연구원 Ultrasonic precision cleaning apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007274191A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Ngk Spark Plug Co Ltd Ultrasonic vibrator, its manufacturing method, and ultrasonic equipment
KR100979568B1 (en) * 2009-03-19 2010-09-02 한국기계연구원 Ultrasonic precision cleaning apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101347068B1 (en) * 2013-05-14 2014-01-07 (주) 경일메가소닉 An ultrasonic cleaning apparatus and ultrasonic cleaning system using the same

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