KR101579572B1 - 세정용 스폰지 롤러 - Google Patents

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타다시 카와구치
히데히코 츠카다
타카시 야마나카
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아이온 가부시키가이샤
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Abstract

세정용 스폰지 롤러(1)는 습윤 상태에서 탄성을 가지는 폴리비닐아세탈계 다공질 소재로 구성되고, 대략 원통형상인 롤체(3)와, 롤체(3)의 외주면(3a)상에 일체 형성된 복수의 돌기(5)를 가지며, 이 복수의 돌기(5)들을 피세정면에 회전 접촉시켜 피세정면을 세정한다. 돌기(5)의 외면은 돌기(5)의 내부 조직이 노출된 상태로 세정시에 피세정면과 접촉하는 정상부 외면(내부 노출면)(5a)을 가진다.

Description

세정용 스폰지 롤러{SPONGE ROLLER FOR CLEANING}
본 발명은 예를 들면 반도체 전자 디바이스 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 하드 디스크 등의 일렉트로닉스 부품의 제조 공정 중, 주로 세정 공정의 스크럽 세정에서 이용되는 세정용 스폰지 롤러에 관한 것이다.
최근의 일렉트로닉스 공업에서는 각종 부품의 정밀도가 비약적으로 진행되어, 그에 따라 제조 환경의 청정성에 관한 요구도 높아지고 있다. 특히 부품 표면의 화학적 오염이나 부착 입자는 제품의 수율이나 동작의 신뢰성에 큰 영향을 주기 때문에, 제조 공정에서의 세정 공정의 중요성은 매우 커 다양한 세정방법이 개발, 실시되고 있다.
예를 들면 반도체 전자 디바이스 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼, 하드 디스크 등의 피(被)세정체의 표면(피세정면)을 세정하는 방법으로서, 예를 들면 폴리비닐아세탈계 다공질(多孔質) 소재로 구성되며, 회전축의 외주(外周)에 고착된 탄성을 가지는 대략 원통형상의 롤체(roller body)와, 롤체의 외주면상에 일체 형성된 복수의 돌기를 가지는 스폰지 롤러에 의한 스크럽 세정이 알려져 있다. 스크럽 세정이란, 롤체의 외주 부분의 복수의 돌기를 피세정면에 접촉시키고, 양자의 접촉 부분에 물 그 밖의 세정액을 공급하면서 회전축을 통해 스폰지 롤러를 회전시킴으로써 문질러 씻는 것이다.
일본국 특허공보 제3378015호
일반적으로 스폰지 롤러를 최초로 사용할 때에는 스폰지 롤러 자신(특히 돌기의 외면 중 피세정면과 접촉하는 영역)의 청정도를 높일 필요가 있어, 피세정면의 스크럽 세정을 실시하기 전에 스폰지 롤러의 세정이 이루어진다. 구체적으로는, 스폰지 롤러를 세정 장치에 장착하고, 더미(dummy)의 피세정면에 대하여 스크럽 세정을 실시한다. 또한 스크럽 세정 중에는 피세정면에서 제거된 입경이 비교적 작은 파티클이나, 연마제 등의 입경이 비교적 큰 파티클이 세정액과 함께 유통된다.
그러나 돌기의 외면이, 돌기의 내부 조직에 비해 기공률이 낮은 표피층으로 덮여 있으면, 표피층의 표면에 있어서의 개구율도 저절로 낮아져 세정수가 유통되기 어렵다. 이 때문에 스폰지 롤러 자신의 세정에 시간이 걸려, 기동 시간(브레이크인 시간)이 증대되어 버린다.
또한 개구율이 낮은 표피층의 표면에서는 스크럽 세정시에 있어서, 표피층의 개구보다도 입경이 작은 파티클이 표피층의 표면의 개구에서 돌기의 내부(표피층의 내부)로 진입했을 경우, 그 파티클이 돌기의 내부에 포착되기 쉬워 제품의 라이프 사이클의 저하를 초래한다.
또한 개구율이 낮은 표피층의 표면에서는 스폰지 롤러의 소재의 존재비율(면적비율)이 높아, 세정시에 입경이 비교적 큰 파티클이 포착되기 쉽다. 이 때문에, 포착된 파티클이 피세정면에 접촉하여 데미지를 줄 가능성이 생긴다.
그래서 본 발명은 세정 공정의 기동 시간의 단축화, 제품의 라이프 사이클의 향상, 및 피세정면에 대한 데미지의 저감을 도모할 수 있는 세정용 스폰지 롤러의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 세정용 스폰지 롤러는 습윤 상태에서 탄성을 가지는 폴리비닐아세탈계 다공질 소재로 구성되고, 대략 원통형상인 롤체와 상기 롤체의 외주면상에 일체 형성된 복수의 돌기를 가지며, 이 복수의 돌기들을 피세정면에 회전 접촉시켜 피세정면을 세정한다. 돌기의 외면은 돌기의 내부 조직이 노출된 상태로 세정시에 피세정면과 접촉하는 내부 노출면을 가진다. 또한 돌기의 외면이란, 정상부 외면이나 외주면을 포함하는 돌기의 표면 전역을 의미하며, 이 표면 전역의 적어도 일부에 내부 노출면이 형성되어 있다.
내부 노출면의 개구율은 50% 이상이 바람직하고, 60% 이상이 더욱 바람직하다.
내부 노출면은 돌기의 정상부 중 적어도 회전방향 전방의 영역을 포함하고 있으면 되고, 돌기의 정상부 외면을 내부 노출면으로서 형성해도 된다. 또한 돌기는 외주면에서 정상부 외면까지의 높이보다도 큰 직경을 가지는 원기둥형상이어도 된다.
또한 모든 돌기의 정상부 외면의 면적의 합계는 각 돌기의 외단(外端;outer edge)상을 지나는 가상 접촉 외주면의 면적에 대하여 50% 이하가 바람직하다. 또한 피세정면이 직경 300mm 웨이퍼일 경우, 돌기의 수는 100 이상인 것이 바람직하다.
여기서 일반적으로 내부 조직이 표피층에 의해 덮인 폴리비닐아세탈계 다공질 소재의 경우, 표피층은 내부 조직에 비해 기공률이 낮으며, 표피층의 표면은 내부 조직이 노출해 있는 경우에 비해 개구율이 낮아진다. 이 때문에, 표피층쪽이 내부 조직에 비해 세정수가 유통하기 어렵다.
이 점에 관하여 상기 구성에서는, 돌기의 외면은 표피층보다도 기공률(개구율)이 높은 돌기의 내부 조직이 노출된 내부 노출면을 가지며, 이 내부 노출면이 세정시에 피세정면과 접촉한다. 이 때문에, 스폰지 롤러를 최초로 사용할 때에, 스폰지 롤러 자신(특히 돌기의 외면 중 피세정면과 접촉하는 영역)의 청정도를 높일 목적으로 더미의 피세정면에 대하여 스크럽 세정을 실시하는 시간(기동 시간·브레이크인 시간)을 단축할 수 있다.
또한 내부 노출면에서는 개구율이 비교적 높기 때문에, 내부 노출면의 개구보다도 입경이 작은 파티클이 내부 노출면의 개구에서 돌기의 내부로 진입한 경우이더라도 그 파티클이 돌기의 내부에 포착되기 어려워 제품의 라이프 사이클을 향상시킬 수 있다.
또한 내부 노출면에서는 개구율이 비교적 높고, 세정용 스폰지 롤러의 소재(폴리비닐아세탈계 다공질 소재)의 존재비율(면적비율)이 낮다. 이 때문에, 세정시에 입경이 비교적 큰 파티클이 포착되기 어려워, 포착된 파티클에 의해 피세정면이 데미지를 받는 것을 억제할 수 있다.
롤체의 외주면은 돌기의 내부 노출면보다도 개구율이 낮은 표피층으로 덮여 있어도 된다.
상기 구성에서는 롤체의 외주면이 개구율이 낮은 표피층으로 덮여 있기 때문에, 세정용 스폰지 롤러의 내측에서 외측으로 향하는 세정액은 롤체의 외주면보다도 돌기의 내부 노출면에서 유출되기 쉽다. 이 때문에 브레이크인 시간의 단축, 제품의 라이프 사이클의 향상, 및 피세정면에의 데미지의 부여의 억제를 더욱 도모할 수 있다.
돌기의 외주면은 내부 노출면보다도 개구율이 낮은 표피층으로 덮여 있어도 된다.
상기 구성에서는 돌기의 외주면이 개구율이 낮은 표피층으로 덮여 있기 때문에, 세정용 스폰지 롤러의 내측에서 돌기를 통해 외측으로 향하는 세정액은 돌기의 외주면보다도 내부 노출면에서 유출되기 쉽다. 이 때문에 브레이크인 시간의 단축, 제품의 라이프 사이클의 향상, 및 피세정면에의 데미지의 부여의 억제를 더욱 도모할 수 있다.
돌기의 회전방향의 앞쪽에서는 내부 노출면이 롤체의 외주면을 향해 경사져 있어도 된다.
상기 구성에서는 스크럽 세정시에 있어서, 내부 노출면이 피세정면에 접촉하기 쉽기 때문에 브레이크인 시간의 단축, 제품의 라이프 사이클의 향상, 및 피세정면에의 데미지의 부여의 억제를 더욱 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 세정용 스폰지 롤러에 의하면, 세정 공정의 기동 시간의 단축화, 제품의 라이프 사이클의 향상, 및 피세정면에 대한 데미지의 저감을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 스폰지 롤러에 의해 피세정면을 세정하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 스폰지 롤러의 측면도이다.
도 3은 도 2의 스폰지 롤러의 돌기의 III-III선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 3의 돌기의 외관 사시도이다.
도 5는 도 2의 스폰지 롤러의 사용 상태를 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 6은 도 5의 주요부 확대도이다.
도 7은 도 2의 스폰지 롤러를 성형하기 위한 틀을 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 2의 스폰지 롤러의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 9는 표피층으로 덮인 롤체의 외주면을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 10은 표피층이 제거된 돌기의 정상부 외면을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 11은 돌기의 다른 양태를 나타내는 확대 단면도이다.
이하, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 세정용 스폰지 롤러(이하, 간단히 스폰지 롤러라고 칭함)를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 스폰지 롤러에 의해 피세정면을 세정하는 상태를 나타내는 사시도, 도 2는 도 1의 스폰지 롤러의 측면도, 도 3은 도 2의 스폰지 롤러의 돌기의 III-III선을 따라 자른 단면도, 도 4는 도 3의 돌기의 외관 사시도, 도 5는 도 2의 스폰지 롤러의 사용 상태를 모식적으로 나타내는 측면도, 도 6은 도 5의 주요부 확대도, 도 7은 도 2의 스폰지 롤러를 성형하기 위한 틀을 나타내는 사시도, 도 8은 도 2의 스폰지 롤러의 제조방법을 나타내는 단면도이다. 한편 도 1에서는 돌기의 도시를 생략하고 있다.
도 1∼도 6에 나타내는 바와 같이, 스크럽 세정의 대상이 되는 피세정체(10)는 두께가 얇은 원반형상의 웨이퍼이며, 피세정면(10a)은 피세정체(10)의 표면 및 이면이다.
스크럽 세정을 실시하는 상하 한쌍의 스폰지 롤러(1)는 대략 원통형상의 롤체(3)와, 롤체(3)의 외주면(3a)상에 일체 성형된 복수의 돌기(5)를 가진다. 각 돌기(5)는 원기둥형상이며, 정상부 외면(5a)과 외주면(5b)을 가진다. 각 롤체(3)에는 금속이나 플라스틱 등의 경질의 재료로 형성된 대략 원기둥형상의 회전축(2)이 각각 장착된다. 한편, 돌기(5)의 형상은 원기둥형상에 한정되는 것은 아니다.
스크럽 세정은 상하의 회전축(2)을 소정 거리만큼 이간시켜 대략 평행하게 배치하고, 피세정면(10a)을 회전축(2)과 대략 평행하게 배치한 상태로 상하의 롤체(3)의 사이(상측 롤체(3)의 돌기(5)와 하측 롤체(3)의 돌기(5) 사이)에 피세정체(10)를 끼우고, 피세정면(10a)에 세정액을 공급하여 회전축(2)을 각각 회전시킴(회전방향을 화살표 7로 나타냄)과 함께, 회전축(2)과 대략 직교하는 회전축(6)을 중심으로 피세정면(10a)을 회전시킴(회전방향을 화살표 8로 나타냄)으로써 이루어진다. 즉, 회전하는 피세정면(10a)에 롤체(3)의 돌기(5)의 정상부 외면(5a)이 회전 접촉함으로써 피세정면(10a)이 스크럽 세정된다.
또한 한쌍의 스폰지 롤러(1)의 배치는 상술한 바와 같은 상하 위치에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 한쌍의 스폰지 롤러(1)를 각각 기립 상태로 하여 좌우로 배치하거나, 비스듬한 방향으로 배치하는 등, 다양한 양태로 배치하는 것이 가능하다. 또한 피세정체(10)의 회전축(6)은 스폰지 롤러(1)의 회전축(2)과 대략 직교하도록 설정하면 되고, 예를 들면 한쌍의 스폰지 롤러(1) 및 그 회전축(2)을 대략 연직방향으로 기립시켰을 경우에는 피세정체(10)의 회전축(6)을 대략 수평방향으로 배치하면 된다.
스폰지 롤러(1)(롤체(3) 및 돌기(5))는 함수(含水) 상태에서 탄성을 가지는 폴리비닐아세탈계 다공질 소재(PVAt계 다공질 소재)로 이루어진다. PVAt계 다공질 소재는 건조 상태에서 경화하고, 습윤 상태에서 연화한다. 또한 PVAt계 다공질 소재는 흡수성(吸水性) 및 보수성(保水性)이 뛰어나, 습윤시에 바람직한 유연성과 적당한 반발 탄성을 나타내며 내마모성도 뛰어나다. 회전축(2)은 롤체(3)의 내경부(內徑部)에 삽입 통과되어 롤체(3)를 고정적으로 지지한다. 예를 들면 회전축(2)의 외주면과 롤체(3)의 내주면을 접착제로 고착해도 되고, 또한 회전축(2)의 외경을 롤체(3)의 내경보다도 크게 형성하여, 회전축(2)을 롤체(3)의 내경부에 압입함으로써, 롤체(3)의 탄성력에 의해 롤체(3)를 회전축(2)에 고정적으로 지지시켜도 된다. 나아가서는 롤체(3)를 제조할 때에, 도 7에 나타내는 심봉(芯棒;core rod)(29) 대신에 회전축(2)을 사용함으로써, 롤체(3)를 회전축(2)에 고착 또는 지지시켜도 된다. 이 경우, 반응 후의 스폰지 롤러(1)(롤체(3))는 회전축(2)을 수반한 상태인 채로 틀(21)에서 꺼내져서 수세된다. 이러한 고정적인 지지에 의해, 롤체(3)는 회전축(2)과 함께 회전한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 돌기(5)의 정상부 외면(5a)은 돌기(5)(스폰지 롤러(1))의 회전방향(7)의 앞쪽이 롤체(3)의 외주면(3a)을 향해 경사지는 만곡면형상이다. 정상부 외면(5a)의 최상단(외단)과 최하단(돌기(5)의 외주면(5b)의 상단)의 거리(h)는 0.2mm 이상이 바람직하다. 또한 본 실시형태의 정상부 외면(5a)은 스폰지 롤러(1)를 반전시킨 경우에도 동일한 조건하에서 스크럽 세정을 행할 수 있도록, 돌기(5)의 회전방향의 전후 양측이 각각 롤체(3)의 외주면(3a)을 향해 대칭적으로 경사지는 만곡면형상으로 설정되어 있다.
돌기(5)의 직경(D)은 돌기(5)의 높이(H)(롤체(3)의 외주면(3a)에서 정상부 외면(5a)의 최상단까지의 거리)보다도 크게 설정되어 있다.
복수의 돌기(5)는 롤체(3)의 외주면(3a)의 거의 전역에서 같은 배열 패턴으로 배치되어 있다. 돌기(5)의 수 및 크기는 모두 돌기(5)의 정상부 외면(5a)의 면적의 합계가, 각 돌기(5)의 정상부 외면(5a)의 외단상을 지나는 가상 접촉 외주면(도 5에 나타내는 바와 같이 돌기(5)의 정상부 외면(5a)의 회전 궤적(9)이 규정하는 둘레면)의 면적에 대하여 50% 이하가 되도록 설정되어 있다. 또한 피세정면(10a)이 직경 300mm 웨이퍼일 경우, 돌기의 수는 100 이상인 것이 바람직하다.
돌기(5)의 정상부 외면(5a)은 돌기(5)의 내부 조직이 노출하는 내부 노출면이다. 정상부 외면(5a)의 개구율은 50% 이상이고, 보다 바람직하게는 60% 이상이다. 이에 반해, 롤체(3)의 외주면(3a) 및 돌기(5)의 외주면(5b)은 롤체(3) 및 돌기(5)의 내부 조직보다도 기공률이 낮은 표피층(4)으로 덮여 있다. 표피층(4)의 표면의 개구율은 돌기(5)의 정상부 외면(5a)의 개구율보다도 낮으며, 예를 들면 20% 이하이다.
여기서 정상부 외면(5a)의 개구율이란, 정상부 외면(5a)의 소정 범위 내에 있어서, (정상부 외면(5a)에서 개구해 있는 모든 기공의 총 면적/정상부 외면(5a)의 소정 범위의 면적)×100으로 산출되는 값이며, 외주면(3a, 5b)의 개구율이란, 외주면(3a, 5b)의 소정 범위 내에 있어서, (외주면(3a, 5b)에서 개구해 있는 모든 기공의 총 면적/외주면(3a, 5b)의 소정 범위의 면적)×100으로 산출되는 값이다. 각 개구율은 예를 들면 이하의 측정방법에 따라 구할 수 있다.
스폰지 롤러(1)의 표면(정상부 외면(5a), 외주면(3a, 5b))을 전자현미경으로 촬영(배율:100배)하고, 그 촬영 사진을 2배로 확대한다(계 200배). 다음으로 200배의 촬영 사진 위에, 종횡의 복수의 경계선에 의해 소정 수의 칸(5mm 스퀘어)으로 구획된 투명 시트를 올려놓는다. 다음으로 투명 시트 위에서 촬상 사진을 육안 관찰하고, 각 칸에서 개구 부분(기공 부분)의 면적이 전체 면적의 절반 이상을 차지하고 있는지 아닌지를 판정하여, 개구 부분의 면적이 전체 면적의 절반 이상을 차지하고 있는 칸을 개구영역으로 간주하고 그 칸 수를 센다. 마지막으로, (개구영역으로 간주한 칸 수/총 칸 수)×100을 개구율로서 산출한다.
PVAt계 다공질 소재로 이루어지는 스폰지 롤러(1)는 예를 들면 평균 중합도 500∼3000이고 비누화도 80% 이상의 폴리비닐알코올(원료)을 1종 또는 그 이상 혼합하여 수용액으로 하고, 이 수용액에 가교제로서 알데히드류, 촉매로서 광산류, 및 기공 형성재로서 전분 등을 첨가하여, 이들의 혼합액을 도 7 및 도 8에 나타내는 것과 같은 소정의 틀(21) 내에 주입하고, 40∼80℃로 반응시켜 틀(21)에서 꺼낸 후, 수세에 의해 기공 형성재 등을 제거함으로써 얻어진다.
틀(21)은 외부틀(23)과 내부틀(25)과 바닥판(27)과 심봉(29)과 캡(31)을 가진다. 외부틀(23) 및 내부틀(25)은 모두 원통형상으로 형성되어 있다. 내부틀(25)은 외부틀(23)의 내경과 동일하거나 또는 그보다 약간 작은 외경을 가지며, 외부틀(23) 내에 삽입된다. 심봉(29)은 내부틀(25)의 거의 중심에 삽입된다. 바닥판(27)은 외부틀(23) 및 내부틀(25)의 하단을 막는 동시에, 심봉(29)의 하단을 지지한다. 캡(31)은 외부틀(23)의 상단의 내주면에 끼워 맞춰진다. 심봉(29)은 바닥판(27)과 캡(31)에 의해 위치 결정된다.
내부틀(25)의 내주면과 심봉(29)의 외주면 사이에는 롤체(3)를 형성하기 위한 대략 원통형상의 공간(33)이 구획된다. 내부틀(25)에는 돌기(5)를 형성하기 위한 관통구멍(35)이 복수개 형성되고, 각 관통구멍(35)은 공간(33)과 연이어 통한다. 혼합액은 외부틀(23)과 캡(31) 사이에 삽입된 주형(注型) 노즐(43)로부터 공간(33)으로 주입되고, 공간(33)으로부터 각 관통구멍(35)으로 유입된다. 동시에, 관통구멍(35) 내의 공기는 공간(33)으로 이동하고, 공간(33)의 상단으로부터 대기로 방출된다. 이로 인해, 혼합액이 관통구멍(35)의 말단까지 확실하게 충전된다.
여기서, 틀(21)에서 꺼낸 후의 스폰지 롤러(1)의 외면(틀(21)과의 접촉면)에는 개구부를 가지는 피막형상의 조직(표피층(4))이 존재한다. 표피층(4)은 스폰지 롤러(1)의 내부 조직에 비해 기공률이 낮으면서 평균 기공경이 작다. 또한 표피층(4)의 표면은 스폰지 롤러(1)의 내부 조직이 노출된 내부 노출면에 비해 개구율이 낮고 평균 개구경이 작다.
본 실시형태에서는 스폰지 롤러(1)를 틀(21)에서 꺼내 수세한 후, 롤체(3)의 내경부에 회전 지축(pivot)(도시 생략)을 삽입하여, 회전 지축에 스폰지 롤러(1)를 고정적으로 지지시키고, 회전 지축을 회전 구동하여 스폰지 롤러(1)를 회전시키면서, 돌기(5)의 정상부 외면(5a)을 덮는 표피층(4)에 절삭 공구를 접촉시켜, 정상부 외면(5a)의 표피층(4)을 제거한다. 이 후가공에 의해, 돌기(5)의 정상부 외면(5a)에는 스폰지 롤러(1)(돌기(5))의 내부 조직이 노출되고, 그 개구율이 50% 이상이 된다. 또한 정상부 외면(5a)의 평균 개구경은 표피층(4)의 외면의 평균 개구경보다도 크다. 한편 롤체(3)의 외주면(3a) 및 돌기(5)의 외주면(5b)은 표피층(4)에 의해 덮여 있기 때문에, 그 개구율은 정상부 외면(5a)의 개구율보다도 낮은 상태인 채로 유지되고, 또한 기공의 평균 개구경도 정상부 외면(5a)의 평균 개구경보다도 작은 상태인 채로 유지된다. 또한 상기 후가공을 실시함으로써, 정상부 외면(5a)이 상기 만곡면형상이 된다. 또한 상기 후가공은 스폰지 롤러(1)를 습윤 상태 및 건조 상태 중 어느 상태로 실시해도 된다.
도 9는 표피층(4)에 의해 덮인 외주면(3a)을 촬영한 전자현미경 사진이고, 도 10은 표피층(4)이 제거된 정상부 외면(5a)을 촬영한 전자현미경 사진이다. 양자를 비교하면, 기공(개구)을 구획하는 PVAt계 소재의 영역(백색 또는 회색 영역)은 외주면(3a)(도 9)쪽이 정상부 외면(5a)(도 10)보다도 현저하게 넓은 것을 알 수 있다. 즉, 정상부 외면(5a)쪽이 외주면(3a)보다도 개구율이 현저하게 높으면서, 평균 개구경이 큰 것을 알 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 상기 후가공에 의해 정상부 외면(5a)에 스폰지 롤러(1)의 내부 조직을 노출시켰지만, 상기 후가공 대신에, 예를 들면 스폰지 롤러(1)의 성형시에 정상부 외면(5a)을 형성하는 외부틀(23)의 내주면이, 외부틀(23)의 재질 자체를 상기 표피층(4)을 형성하기 어려운 특성을 가지도록, 외부틀(23)의 재질을 선정하거나, 외부틀(23)의 내주면에 표면 처리를 실시해도 된다. 또한 본 실시형태에서는 돌기(5)의 정상부 외면(5a)에서만 내부 조직을 노출시켰지만, 돌기(5)의 외주면(5b)이나 롤체(3)의 외주면(3a)에서도 내부 조직을 노출시켜도 된다.
또한 본 실시형태에서는 돌기(5)의 정상부 외면(5a)의 전역을 내부 노출면으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이, 돌기(5)의 정상부 상면(5a)의 중간위치부터 회전방향 전방(화살표 7 방향)의 아래쪽을 향해 비스듬한 방향으로 돌기(5)의 정상부를 부분적으로 절제하고, 내부 노출면으로서의 경사면(5c)을 형성하는 등, 돌기(5)의 정상부에 내부 노출면이 마련되어 있으면 된다.
또한 적정 함수 상태에서의 스폰지 롤러(1)가 가지는 30% 압축 응력(물성값)은 2kPa 이상 20kPa 이하인 것이 바람직하다. 적정 함수 상태란, PVAt계 다공질 소재가 적정한 탄력을 발휘할 수 있는 함수 상태를 말하며, 함수율(건조 상태에 대한 함수 상태의 중량%)이 약 100%∼1500%의 범위로 얻어진다. 또한 30% 압축 응력이란, 적정 함수 상태의 PVAt계 다공질 소재를, 양 단면간의 거리(길이방향의 높이)가 30mm가 되도록 절단하고, 단면 전체에 하중이 걸리도록 디지털식 하중 측정기에 셋팅하고, 길이방향으로 30%(9mm) 눌러서 찌그러뜨렸을 때의 하중을 계측하여, 상기 하중을 단면의 면적으로 나눈 값으로서 얻어진다.
또한 PVAt계 다공질 소재로서는, 그 내부 조직의 기공률이 80% 이상 95% 이하, 평균 기공경이 50㎛ 이상 200㎛ 이하인 것이 바람직하다.
기공률이 80%보다 작으면 습윤시의 유연성이 불충분해지고, 또한 기공률이 95%보다 크면 실용적 강도가 부족해, 모두 세정 용도로는 적합하지 않기 때문이다. 또한 평균 기공경이 50㎛보다도 작으면 습윤시의 탄성이 부족해서 충분한 브러싱 효과가 얻어지지 않고, 200㎛를 넘으면 너무 성겨서 정밀 세정에는 부적당하기 때문이다.
상기 기공률이란, 건조기로 충분히 건조된 건조 상태의 직방체의 PVAt계 다공질 소재를 건식 자동 밀도계(densimeter)로 측정하고, 직방체의 겉보기 체적과 절대 체적(absolute volume)으로부터, 다음 식(1)로 산출되는 값이다.
기공률(%)=(겉보기 체적-절대 체적)/겉보기 체적×100 (1)
또한 상기 평균 기공경은 PVAt계 다공질 소재의 내부 조직에 존재하는 복수의 기공의 직경의 평균값이다. 본 실시형태에서는 복수의 기공으로부터 소정의 기준으로 추출한 소정 수의 기공의 장경(각 기공의 길이방향의 거리)의 평균값을 평균 기공경으로 정의하고, 예를 들면 이하의 측정방법으로 구할 수 있다.
스폰지 롤러(1)를 소정 위치에서 절단하고, 그 절단면에 노출된 내부 조직을 전자현미경으로 촬영한다. 다음으로 촬영 사진에 소정의 측정 범위를 설정하고, 그 측정 범위 내에 존재하는 복수의 기공 중에서 장경이 큰 순서대로 20개의 기공을 추출한다. 다음으로 추출한 20개의 기공의 각 장경을 측정한다. 마지막으로, 20개의 측정값 중 큰 쪽부터 세어 11번째에서 20번째까지의 측정값의 평균을 평균 기공경으로서 산출한다.
또한 내부 노출면의 평균 개구경이나 표피층(4)의 표면의 평균 개구경에 대해서도 상기 평균 기공경과 마찬가지로 정의해도 된다. 즉, 복수의 개구에서 소정의 기준으로 추출한 소정 수의 개구의 장경(각 개구의 길이방향의 거리)의 평균값을 평균 개구경으로 정의하고, 상기 평균 기공경과 동일한 측정방법으로 구해도 된다. 이 경우, 전자현미경으로 내부 노출면이나 표피층(4)의 표면을 촬영한 후, 그 촬영 사진(도 9 및 도 10 참조)의 소정의 측정 범위 내에 존재하는 복수의 개구 중에서 장경이 큰 순서대로 20개의 개구를 추출하고, 추출한 20개의 개구의 각 장경을 측정하여, 20개의 측정값 중 큰 쪽부터 세어 11번째에서 20번째까지의 측정값의 평균을 평균 개구경으로서 산출하면 된다.
또한 PVAt계 다공질 소재로서는 겉보기 밀도가 0.06g/㎤ 이상이고, 보수율(保水率)이 600% 이상인 것이 바람직하다.
상기 겉보기 밀도는 소정 형상(예를 들면 직사각형)의 PVAt계 다공질 소재의 건조 상태에서의 중량(드라이 중량)과 적정 함수 상태에서의 외형 치수를 측정하고, 외형 치수로부터 체적(웨트 체적)을 산출하여, 드라이 중량을 웨트 체적으로 나눈 값으로서 얻어진다.
또한 보수율은 PVAt계 다공질 소재의 건조 상태에서의 중량(건조 중량)과 충분히 함수된 상태에서의 중량(웨트 중량)을 측정하여, 다음 식(2)로 산출되는 값이다.
보수율(%)=(웨트 중량-드라이 중량)/드라이 중량×100 (2)
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 돌기(5)의 정상부 외면(5a)은 표피층(4)보다도 기공률(개구율)이 높은 돌기(5)의 내부 조직이 노출된 내부 노출면이며, 이 정상부 외면(5a)이 세정시에 피세정면(10a)과 접촉한다. 이 때문에, 스폰지 롤러(1)를 최초로 사용할 때에, 스폰지 롤러(1) 자신(특히 돌기(5)의 외면 중 피세정면(10a)과 접촉하는 영역)의 청정도를 높일 목적으로 더미의 피세정면에 대하여 스크럽 세정을 실시하는 시간(기동 시간·브레이크인 시간)을 단축할 수 있다.
또한 정상부 외면(5a)에서는 개구율이 비교적 높기 때문에, 정상부 외면(5a)의 개구보다도 입경이 작은 파티클이 정상부 외면(5a)의 개구에서 돌기(5)의 내부로 진입한 경우라도, 그 파티클이 돌기(5)의 내부에 포착되기 어려워 제품의 라이프 사이클을 향상시킬 수 있다.
또한 정상부 외면(5a)에서는 개구율이 비교적 높고, 스폰지 롤러(1)의 소재(폴리비닐아세탈계 다공질 소재)의 존재비율(면적비율)이 낮다. 이 때문에, 세정시에 입경이 비교적 큰 파티클이 포착되기 어려워, 포착된 파티클에 의해 피세정면(10a)이 데미지를 받는 것을 억제할 수 있다.
또한 롤체(3)의 외주면(3a) 및 돌기(5)의 외주면(5b)이 개구율이 낮은 표피층(4)으로 덮여 있기 때문에, 스폰지 롤러(1)의 내측에서 외측으로 향하는 세정액은 롤체(3)의 외주면(3a) 및 돌기(5)의 외주면(5b)보다도 돌기(5)의 정상부 외면(5a)에서 유출되기 쉽다. 이 때문에, 브레이크인 시간의 단축, 제품의 라이프 사이클의 향상, 및 피세정면에의 데미지의 부여의 억제를 더욱 도모할 수 있다.
또한 돌기(5)의 회전방향 앞쪽에서는 정상부 외면(5a)이 롤체(3)의 외주면(3a)을 향해 경사져 있으므로, 스크럽 세정시에 있어서, 정상부 외면(5a)이 피세정면(10a)에 접촉하기 쉽다. 이 때문에 브레이크인 시간의 단축, 제품의 라이프 사이클의 향상, 및 피세정면에의 데미지의 부여의 억제를 더욱 도모할 수 있다.
또한 본 발명은 하나의 예로서 설명한 상술한 실시형태, 및 그 변형예에 한정되지 않으며, 상술한 실시형태 이외이더라도, 본 발명에 따른 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위라면 설계 등에 따라서 다양한 변경이 가능하다.
본 발명의 세정용 스폰지 롤러는 일렉트로닉스 부품의 제조 공정 중, 주로 세정 공정의 스크럽 세정에 바람직하게 이용된다.
1 스폰지 롤러
2 회전축
3 롤체
3a 외주면
4 표피층
5 돌기
5a 정상부 외면(내부 노출면)
5b 외주면
5c 경사면(내부 노출면)
10 피세정체
10a 피세정면

Claims (6)

  1. 습윤 상태에서 탄성을 가지는 폴리비닐아세탈계 다공질 소재로 구성되고, 원통형상인 롤체(roller body)와 상기 롤체의 외주면(外周面)상에 일체 형성된 복수의 돌기를 가지며, 상기 돌기를 피(被)세정면에 회전 접촉시켜 상기 피세정면을 세정하는 세정용 스폰지 롤러로서,
    상기 돌기의 외면은 상기 돌기의 내부 조직이 노출된 상태로 세정시에 상기 피세정면과 접촉하는 내부 노출면을 가지고,
    상기 롤체의 외주면과 상기 돌기의 외주면은 상기 내부 노출면보다 개구율이 낮은 표피층으로 각각 덮여 있고,
    상기 돌기의 외주면의 표피층은 상기 롤체의 외주면의 표피층으로부터 연속하고 있는 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 노출면의 개구율은 50% 이상인 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌기의 회전방향 앞쪽에서는 상기 내부 노출면이 상기 롤체의 외주면을 향해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 노출면은 상기 돌기의 정상부 외면인 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러.
  5. 삭제
  6. 삭제
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