TWI276480B - Ultrasonic cleaning method and system - Google Patents

Description

1276480 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種超音波系統，用以精密清 別地，本發明係關於一種超音波清洗系統，該 清洗槽，設有適用以在清洗槽内增進向上層流 板，以供改善部件之清洗。 【先前技術】 精密清洗與乾燥系統典型地使用廣泛種類之 液，包括多種溶劑、清潔劑、或其他水性混合 統操作以清洗且乾燥多種設備或部件，諸如醫 學工具、晶圓、p c板、複合電路、磁碟驅動構 械或電機械構件等。特別地，在精密清洗工業 要一種有效之清洗系統，其具有高度清洗槽工 用以在一槽内處理與清洗部件之超音波系統 的。在一典型習知技術之超音波系統中，槽含肩 .且將被清洗之部件導入其内。超音波能量被供 超音波振動在清洗溶液内產生壓力梯度，形成 空氣泡。這些旋渦真空氣泡向著將被清洗之部 破裂，釋放極大能量，因而逐出污染物。 在習知技術系統中，當槽内之溶液更新時， 被關閉。例如，新的或已過濾之溶液被泵壓進 内，而含有污染物之槽内的溶液自一或多側溢 這些溶液將被過濾且再次使用或拋棄。在這些 加超音波能量必須與槽之更新分開，因為附隨 312/發明說明書(補件)/93-04/93102480 洗部件。特 系統包括一 之内部分散 清洗溶 物。這些系 學設備、光 件、精密機 中，存在需 作完成率。 係為已知 清洗溶液， 應至槽，且 微細旋渦真 件表面向内 超音波能量 入槽的底部 流出該槽， 系統中，施 著槽更新流 6 1276480 的兩速率擾流’會阻礙產生超音波旋渴真空之超音 型。在習知技術超音波系統中，仍然發生污染物與 液在槽内混合之情況，使得污染物以一費時之對數 緩慢地消除。所有污染物之對數的消除，理論上需 數量的時間，大為減少整體完成清洗率。 述於美國專利第6，1 8 1，0 5 2號中的一習知技術超 統，嚐試經由包括於槽底部之至少二調節板（b a f f 1 e 槽内產生層流。調節板之用處係減少進入之清洗溶 度、平衡清洗溶液之壓力、及以相等空間分佈在槽 導入溶液。但是，所述之調節板在達到所需結果時 個嚴重缺點。首先，上部調節板被焊接於槽内之定 裝配在槽内使得裝配支架干涉到沿著槽之側壁向上 流動，而在槽内導入一逆流，導致擾流混合，再次 自槽内消除污染物及整體之完成工作率。第二，此 板的大開啟區城（最少4 5 %開啟），不能在第二調節 發展統一之壓力，造成不能發展統一之向上流動。 【發明内容】 本發明之一目的係經由提供一具有預定數量之經 的尺寸之穿孔的擴散板，而在超音波清洗槽内產生 徵。此一方法允許產生不會被側壁處所干涉的統一 且以一給定流率提供高完成工作率，以達成有效清 由提供可移除之外部凸緣裝配擴散板，合適之擴散 提供以順應超音波清洗系統之不同流動與完成工作 求。外部凸緣設計允許清洗槽之構造不會具有阻礙 312/發明說明書(補件)/93-04/93102480 波波 更新溶 的方式 要無限 音波系 s )而在 液的速 之底部 具有二 位，或 的統一 的遲緩 一调即 板後方 過計算 層流特 流動， 洗。經 板可被 率的需 物來在 7 1276480 清洗流體内導入擾流。進一步地，外部凸緣設 單之機構，如果需要的，可移除該板進行變更 【實施方式】 圖1與2顯示本發明之清洗槽1 0 0。清洗槽 具有使用不銹鋼之焊接構造。或者，當不建議 時，清洗槽1 0 0可由其他材料建構。可選擇之 鈦、组、石英、或諸如P E E K之塑膠。如圖所：： 1 0 0具有矩形橫剖面，但可使用諸如圓筒形之 態，且不背離本發明之範疇。 如示於圖1與2，清洗槽1 0 0包含一上部槽^ 下部槽組件1 0 4、一分散板1 0 6及一對凸緣墊 1 0 8 b。凸緣墊片1 0 8 a、1 0 8 b均由適合之化學惰 的塾片材料構成。例如’凸緣塾片108a、108b 鐵氟龍（Teflon)、 PVDF、 EPDM、 Viton 或全氟 的聚合物。上部槽組件1 0 2包括一頂部唇口 1 周邊凸緣構件1 1 2。下部槽組件1 0 4包括一底；I 入口 1 1 8及一底部周邊凸緣構件1 2 0。如示於 1 1 6可進一步包括被裝配在進入口 1 1 8上方的 1 2 2。上部周邊凸緣構件1 1 2與底部周邊凸緣構 上均具有相同形狀與尺寸。 較佳地，分散板1 0 6由相同於清洗槽1 0 0之 例如為不銹鋼。分散板1 0 6係被建構使得本質 於上部周邊凸緣構件1 1 2與底部周邊凸緣構件 之尺寸與形狀。如示於圖4，分散板1 0 6包括 312/發明說明書(補件)/93-04/93102480 計提供一簡 〇 1 0 0典型地 使用不銹鋼 材料可包含 和，清洗槽 其他幾何組 故件1 0 2、一 片 108a、 性及無浸出 可包含諸如 化的彈性體 1 0與一上部 反1 1 6、一進 圖3，底板 一進入板 件120實質 材料構成， 上具有相同 1 2 0所界定 多數個分隔 1276480 開的穿孔1 2 4。穿孔1 2 4均較佳為統一的且可經由包括雷 射切割、機械沖孔、鑽孔或其他適合之機械作業的處理所 形成。在一較佳具體例中，穿孔1 2 4被以閉合六角圖案1 2 6 安排在分散板1 0 6上，如示於圖5。穿孔1 2 4均較佳為圓 形，但可以其他幾何組態製成，例如為方形、圈形、橢圓 形、矩形或其他適合之形狀。穿孔1 2 4均被配置以具有儘 可能小之穿孔直徑1 2 8以供特定清洗應用，例如在0. 0 0 1 英吋至0 . 2 5 0英吋之間。當製造時，代表所有穿孔1 2 4之 總合的全體穿孔區域1 2 9，係代表些微地小於、相等、或 大於進入口 1 1 8之進入區域1 3 0的數量。在所有具體例中， 全體穿孔區域1 2 9代表少於分散板1 0 6的全體區域之4 5 % 〇 在組合清洗槽1 0 0中，分散板1 0 6被置於底部周邊凸緣 構件1 2 0上方，使得凸緣墊片1 0 8 a存在於上述二者之間。 凸緣墊片1 0 8 b被置於分散板1 0 6之頂部上。最後，上部槽 組件1 0 2被放置使得上部周邊凸緣構件1 1 2存在於凸緣墊 片1 0 8 b的頂部上。然後，下部槽組件1 0 2與上部槽組件 1 0 4可以多數個緊固件1 3 2操作地聯結，緊固件1 3 2係例 如為突出通過在底部周邊凸緣構件1 2 0、分散板1 0 6、及上 部周邊凸緣構件1 1 2中的對齊孔口之螺帽與螺栓。緊固件 132可穿過凸緣墊片108a、108b或置於墊片之外側。在一 可選擇具體例中，緊固件1 3 2可採用外部夾具之形式，例 如為一 C型夾。經由以此方式組合清洗槽1 0 0，可以可移 除地交換分散板1 0 6的其他組態，即為，具有不同穿孔1 2 4 9 312/發明說明書(補件)/93-04/93102480 1276480 部件被置於清洗槽1 0 0内，典型地使用適合嵌入清洗槽1 ο ο 内之籃子、齒條或清洗裝置具。在將負載置入清洗槽1 ο ο 内之前，清洗槽1 Ο 0被填入清潔溶液1 6 6。清潔溶液1 6 6 可為適合之水性、半水性、或溶劑溶液，包含任何去電離 水、清潔劑、或任何數量之適合的單一或混合之有機溶劑。 當清潔溶液1 6 6係一水性或半水性溶液時，直列熱交換器 1 6 0選擇性地加熱或冷卻，以保持在循環回路中之清潔溶 液1 6 6的溫度於周圍溫度與2 0 (TF之間。 在清洗槽1 0 0填入清潔溶液1 6 6及負載籃子時，可使用 一處理邏輯控制器（P L C )以起動泵1 5 2，以循環清潔溶液 1 6 6通過直列濾器1 5 4，且經由進入口 1 1 8進入清洗槽1 0 0 内。在清洗槽1 0 0内之流動係示於圖7中，於進入口 1 1 8 處，進入的清潔溶液1 6 6被以進入板1 2 2分佈至清洗槽1 0 0 之側邊。進入板1 2 2與被分散板1 0 6所施加之背壓的組合， 造成在下部槽組件1 0 4内之擾流流型1 6 8。被分散板1 0 6 施加之背壓，導致清潔溶液1 6 6均句地分佈且向上流動通 過穿孔1 2 4，且進入上部槽組件1 0 2。清潔溶液1 6 6的均勻 流動通過穿孔1 2 4，造成在上部槽組件1 0 2内的實質上之 平行、層流流型1 7 0。由於沿著上部槽組件1 0 2之側邊沒 有内部突起或阻礙物，不會中斷實質上平行、向上流動之 清潔溶液1 6 6，故在清潔溶液1 6 6接近頂部唇口 1 1 0時， 可保持層流流型1 7 0。 在清潔溶液1 6 6向上流動通過上部槽組件1 0 2時，超音 波傳感器1 5 8在清潔溶液1 6 6内供應超音波能量。超音波 11 312/發明說明書(補件)/93-04/93 ] 02480 1276480 能量在清潔溶液1 6 6内導致 在低壓力相位中，形成氣泡 氣泡猛力地向内破裂。此一 係共同地被稱之為旋渦真空 沿著部件之表面的強力擦洗 微粒。於旋渦真空期間產生 可穿透極小的縫隙，其與簡 可提供強化之清潔。 當微粒被自部件移除時， 超過頂部唇口 1 1 〇。在清潔 時，清潔溶液1 6 6與任何被 溢出堰包括一排泡口 ，因而 被回復至泵1 5 2的進入側。 粒通過直列濾> 器1 5 4，因而 再次被經由進入口 1 1 8導引 在一較佳具體例中，循環 含在一箱櫃内，以顯示一令 櫃化系統中，一使用者僅需 需穿孔組態之分散板1 0 6、 波清洗系統1 5 0之電力來源 必須了解，本發明並不被 地限制，且該範例及具體例 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之清洗槽的 312/發明說明書(補件)/93-04/93102480 低與高壓力相位之交替圖案。 或真空空穴。在高壓力相位中， 產生且向内破裂氣泡的過程， (cavitation)。旋渦真空造成 過程，導致自部件移除任何之 之氣泡均為微小的，且由此， 單浸入或攪拌清潔過程比較， 層流流型1 7 0攜帶微粒向上且 溶液1 6 6溢出上部槽組件1 0 2 移除微粒流入溢出堰1 5 6内。 ，清潔溶液1 6 6與任何微粒均 泵1 5 2循環清潔溶液1 6 6與微 微粒被保持，且清潔溶液1 6 6 進入清洗槽1 0 0内。 超音波清洗系統1 5 0係完全被 人愉悅之美學外觀。在該一箱 供應清潔溶液1 6 6、一包括所 部件、及供給動力至循環超音 〇 於此設定之範例及具體例不當 均以僅為示範之方式顯示。 側視圖。 12

Claims (1)

1. 2006 2 4 MAY 1276480 :修P ; 拾、申請專利範圍： 補、 1 . 一種精密清洗電子、醫學、或光學構件的方法，包含： 定位一電子構件在清洗槽内，清洗槽包括一上部部位與 一底部部位，其中上部部位與底部部位均被繞著一可移除 及可組態之分散板被密封地連接； 泵壓一清洗流體進入清洗槽之底部部位内，清洗流體通 過在分散板中之多數個穿孔，以在底部部位中產生擾流且 在上部部位中產生層流；

   使用被可操作地裝配至上部部位的一超音波傳感器施 加一超音波頻率，以自電子構件逐出微粒；及 溢流清洗流體超過頂部部位之上部唇口，清洗流體攜帶 由超音波振動自電子構件逐出之微粒。 2.如申請專利範圍第1項之清洗方法，其中，進一步包 含： 循環清洗流體，清洗流體被收集在一溢流堰内，清洗流 體因而被導向至泵的一進入側。

   3 .如申請專利範圍第2項之清洗方法，其中，進一步包 含： 保持冷卻流體之溫度在自周圍溫度至2 0 0 F的溫度範圍 中，清洗流體流動通過選擇性地冷卻或加熱冷卻流體之直 列熱交換器。 4.如申請專利範圍第2項之清’洗方法，其中，進一步包 含： 以直列濾器過濾循環清洗流體，直列濾器保有被含在循 15 326\總檔\93\93102480\93102480(替換)-1 1276480 環清洗流體内之微粒。 5 .如申請專利範圍第1項之清洗方法，其中，可移除 可組態之分散板係被以第二分散板可操作地取代，第二 散板包括多數個第二穿孔，第二穿孔被配置以變化層流 擾流之特徵。 6 . —種用以精密清洗電子構件之超音波清洗系統，清 系統包含： 一清洗槽，適用以固持一電子構件，包含一頂部部位 一底部部位，頂部部位包括至少一被可操作地裝配之超 波傳感器以及一下部凸緣周邊邊緣，且底部部位包括一 部凸緣周邊邊緣，頂部部位與底部部位被密封地連接， 有一可組態分散板被可移除地裝配在下部凸緣周邊邊緣 上部凸緣周邊邊緣； 一循環泵，用以泵壓一清洗流體至清洗槽；及 一溢流堰，被密封地裝附至低於清洗槽之上部唇口的 部部位之外部； 其中，清洗流體被導入在底部部位之底板中的進入口 使得清洗流體向上流動通過在分散板中的多數個穿孔， 散板在底部部位中產生一擾流，且在頂部部位中產生一 流；且 其中，超音波傳感器在清洗流體中產生超音波旋渦真 空，用以自電子構件逐出微粒，微粒被垂直層流輸送出 洗槽且進入溢流堰。 7 .如申請專利範圍第6項之超音波清洗系統，其中， 326\總檔\93\93102480\93102480(替換)-1 且 分 與 洗 與 音 上 具 與 頂 5 分 層 清 使 16 1276480 用多數個緊固件、上部墊片及下部墊片，將分散板密封地 且可移除地裝配在下部凸緣周邊邊緣與第二凸緣周邊邊緣 之間。 8.如申請專利範圍第7項之超音波清洗系統，其中，多 數個緊固件包含多數個外部夾具。 9 .如申請專利範圍第7項之超音波清洗系統，其中，上 部墊片與下部墊片由一墊片材料組成，該材料係自下述材 料群中選擇：鐵氟龍、P V D F、E P D Μ、V i t ο η、及全氟化的彈 性體。 1 0 .如申請專利範圍第6項之超音波清洗系統，其中， 多數個穿孔的總和界定全體穿孔區域，且其中全體穿孔區 域係少於分散板的4 5 % 。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之超音波清洗系統，其中， 全體穿孔區域係些微地少於或些微地大於進入口的進入區 域。 1 2 .如申請專利範圍第6項之超音波清洗系統，其中， 每一多數個穿孔具有在0 . 0 0 1至0 . 2 5 0英吋範圍内的穿孔 直徑。 1 3 .如申請專利範圍第6項之超音波清洗系統，其中， 多數個穿孔被以閉合六角配置組成在分散板上。 1 4 .如申請專利範圍第6項之超音波清洗系統，其中， 頂部部位與底部部位均由不銹鋼組成。 1 5 .如申請專利範圍第6項之超音波清洗系統，其中， 底板包括一進入板，用以向外地且均勻地導引進入流遍及 17 326\總檔\93\93102480\93102480(替換)-1 1276480 底部部位。 1 6 .如申請專利範圍第6項之超音波清洗系統，其中， 超音波傳感器被可操作地選擇以一在2 8 Κ Η z與2 . 5 Μ Η z之間 的適合超音波頻率，在上部槽部位内供應超音波能量。 1 7 .如申請專利範圍第6項之超音波清洗系統，其中， 進一步包含除氣單位，該除氣單位自清洗槽移除溶解氣 體，以增進在清洗槽之頂部部位中的超音波旋渦真空。 18 326\總檔\93\93102480\93102480(替換)-1 1276480 拾壹、圖式： 2006 2 4 MAY. 替換頁

   326\ 總檔 \93\93102480\93102480(替換)-1 19 1276480 2006 2 4 MAY 圏4A 107 替換頁