TWI441236B - Ultraviolet radiation device - Google Patents

Description

紫外線照射裝置

本發明是關於紫外線照射裝置。

一般來說，在乾洗淨液晶基板等之電路基板之際，採用使用介電質放電燈(dielectric barrier discharge lamp)的紫外線照射裝置。該介電質放電燈是由封入準分子生成氣體之石英玻璃管所構成的準分子燈。而藉由對該準分子燈施加高頻電壓，可使石英玻璃管內的準分子生成氣體為準分子狀態，而使波長172nm的單波長之紫外線放射。藉由在大氣氛圍中對電路基板之類的被照射物照射該波長172nm的紫外線，大氣中的氧會被分解而生成活性氧，鍵結被切斷之有機化合物會與活性氧反應且生成碳酸氣體(CO₂ )、水(H₂ O)等，而容易去除有機化合物。因此，介電質放電燈被有效應用於將上述電路基板等之被照射物乾洗淨的光洗淨裝置。

根據特開2001-23579號公報(專利文獻1)，已知以該介電質放電燈作為紫外線源的紫外線照射裝置。被使用於光洗淨之介電質放電燈發出的172nm波長之紫外線會因氧而大大地衰減。因此，在習知之紫外線照射裝置，使用照射窗材將燈罩側和被照射物側之空間個體化，在燈罩內進行氮沖洗或氮流(nitrogen flow)來抑制氧所造成的紫外線衰減。又，大氣氛圍，也就是被照射物和照射窗之間係設定為例如3mm以下的極近之距離來進行紫外線照射，以使紫外線之氧衰減減低。另外，在燈罩側具有利用導入之氮來冷卻介電質放電燈的構造。

然而，在習知之紫外線照射裝置，由於是以導入至燈罩之氮來冷卻介電質放電燈的構造，並且為了使介電質放電燈長時間點亮，且得到穩定之照度，必須使燈溫度維持在大致一定溫度，因此有需要大量之氮的問題點。

[專利文獻1]特開2001-23579號公報

本發明是鑑於上述習知技術之問題點所作成，其目的為提供一種紫外線照射裝置，該紫外線照射裝置具備可減少為了冷卻燈所需之氮量的構造。

本發明之特徵為紫外線照射裝置，且其特徵為：該紫外線照射裝置是由放射紫外線的介電質放電燈、收納前述介電質放電燈，而使前述介電質放電燈所放射之紫外線從窗部透過放出至外部的氣密性之燈罩、構成前述燈罩之一側面的蓋體部、形成該蓋體部之一部份，同時突出至前述燈罩內，且在該突出部的一側面形成有和前述介電質放電燈的上半部之形狀一致的凹條溝之塊狀的外部電極部、以及設於前述燈罩，以便將氮氣體供給至前述燈罩內的氮供給部所構成，且形成前述蓋體部之一部份的外部電極部之一側面部暴露於前述燈罩的外部。

根據本發明之紫外線照射裝置，藉由以外部電極構成構件構成燈罩蓋體部的一部份，使介電質放電燈的上半部之外周面緊貼著突出至該外部電極構成構件之燈罩內的外部電極部之凹條，且在燈罩之一側面對外部電極構成構件施加高電壓，可經由該導電性之外部電極構成構件，在介電質放電燈的外表面和內部電極之間施加高電壓，而使介電質放電燈點亮。

在該種構造之紫外線照射裝置，對於在介電質放電燈長時間點亮時所產生的熱，可使其從構成燈罩之蓋體部的外部電極構成構件直接散熱至外部空氣，故可和從氮供給部被供給至燈罩內的氮所致之冷卻結合，而有效地將介電質放電燈冷卻。因此，比起習知那種僅以氮來冷卻介電質放電燈的情況，更可減少氮使用量。

以下將根據圖式詳述本發明的實施形態。

(第一實施形態)

本實施形態的紫外線照射裝置1是如圖1、圖2所示，具備由上表面開口之框體11和蓋體12所構成的燈罩13。該燈罩13的下表面大致全面成為照射窗，且在其照射窗部份嵌入紫外線透過用的窗材14。

燈罩13的蓋體12是由兩側的側構件15、構成冷卻材兼外部電極構成構件的外部電極塊16以及低壓端子塊17所構成。在一邊的低壓端子塊17設有氮流入口18和低壓端子台19，而在另一邊的低壓端子塊17設有氮排出口20。

在本實施形態，燈罩13收納兩根介電質放電燈21，它們分別具備一個外部電極塊16。該外部電極塊16在下表面形成有凹條溝22，以便和介電質放電燈21的上半部外周面緊貼。緊貼著介電質放電燈21的外部電極塊16是使用鋁或不鏽鋼材來作為熱傳導特性優異的導電材。又，對於低壓端子塊17，亦以使用導電性及熱傳導特性優異的鋁或不鏽鋼材為佳。

介電質放電燈21是與習知相同的結構，在由石英玻璃之類的紫外線透過性之材料所形成的細長燈管之中心軸位置上設置有內部電極。而且，是在燈管的內部封入準分子生成氣體，以引線24將內部電極的一端引出至外部，並將高壓端子部25連接至引線24之結構。引線24是由絕緣被覆管27所被覆。在該介電質放電燈21的兩端，從下側彈性地裝上上表面側形成有半圓狀之凹部的支托具26，且分別鎖緊於外部電極塊16的兩端部。該結果是，介電質放電燈21被保持在上半部外周面緊貼著外部電極塊16之凹條溝22的狀態。

為了組裝圖1所示之紫外線照射裝置1，以圖2所示之方式組裝蓋體12，將其安裝於框體11的上表面。另外，蓋體12是以支托具26將介電質放電燈21分別鎖緊於兩個外部電極塊16，將低壓端子塊17安裝於該外部電極塊16之長度方向的兩端，並進一步將側構件15配置在兩側，以設於適當位置的螺絲將它們鎖緊，藉此組裝為一體物。

上述結構之紫外線照射裝置1是將電源的低壓側連接至低壓端子塊17的低壓端子台19，將電源的高壓側連接至框體11的側面之高壓端子部25，而施加高頻高電壓。藉由該電氣性連接，經由導電材所構成的低壓端子塊17和外部電極塊16對介電質放電燈21的上半部之外表面施加高電壓，在和內部電極之間引起介電質放電，而使介電質放電燈21放電點亮。然後，為了供給氮而將氮供給裝置連接至氮流入口18，在燈罩13內形成氮流來維持介電質放電燈21所放射之波長172nm的紫外線不因氧而衰減的環境。如此，使介電質放電燈21所放射之紫外線透過窗材14，照射被置於靠近照射窗之下方的被照射物。

對於介電質放電燈21因長時間點亮所發出的熱，以氮流冷卻一部份。同時，由於熱傳導特性良好的外部電極塊16之外表面會直接與外部空氣接觸，故以外部空氣將來自介電質放電燈21的熱散熱而冷卻。因此，比起習知以氮流來冷卻介電質放電燈21所發出之熱的情況，更可減少因以氮流冷卻所承受之負擔，且相對地可縮減冷卻所需的氮使用量，並可減輕運轉成本。

(第二實施形態)

圖3顯示本發明第二實施形態之紫外線照射裝置1A。相對於圖1、圖2所示之第一實施形態的紫外線照射裝置1，本實施形態之紫外線照射裝置1A的特徵為：在形成燈罩13之蓋體12的一部份之外部電極塊16的外表面側，緊貼設置有散熱器(heat sink)構造的散熱塊31。散熱塊31是由例如散熱用矽構件所構成之接著劑(圖之斜線部)固定於外部電極塊16的外表面側。

另外，於圖3所示之第二實施形態，對於和圖1、圖2所示之第一實施形態共通的構成元件，付與共通之符號來加以表示，且除了採用散熱塊31以外的部份，皆與第一實施形態共通。

根據本實施形態，藉由在燈罩13之蓋體12的外表面側緊貼設置散熱塊31，可使介電質放電燈21所發出的熱從外部電極塊16傳導至散熱塊31而散熱，並可進一步提高由兼任冷卻材之外部電極構成構件構成其一部份的蓋體12所致之冷卻性能。

(第三實施形態)

圖4、圖5顯示本發明第三實施形態之紫外線照射裝置1B。相對於圖1、圖2所示之第一實施形態，本實施形態之紫外線照射裝置1B的特徵為：將構成蓋體12之依照燈根數所準備的各個外部電極塊16當作散熱器構造。亦即，在外部電極塊16A的下表面形成凹條溝22，以便與介電質放電燈21的上半部外周面緊貼，且在該外部電極塊16A的上表面側形成有散熱片41。和第一、第二實施形態同樣地，緊貼著介電質放電燈21的外部電極塊16A是使用鋁或不鏽鋼材來作為熱傳導特性優異的導電材。另外，於圖4、圖5所示之第三實施形態，對於和圖1、圖2所示之第一實施形態共通的構成元件，付與共通之符號來加以表示，且除了外部電極塊16A以外的部份，皆與第一實施形態共通。

在本實施形態係進一步如圖5所示，對並排設置為和燈根數相同數量的外部電極塊16A之散熱片41的上表面，設置使空氣流通的空氣導管42。該空氣導管42整體被形成為箱型，且在其一側面設有供氣口43，而在其上表面設有排氣口44。若利用該空氣導管42，藉由使空氣從供氣口43流入至空氣導管42，且從排氣口44排氣，將更加提高介電質放電燈21之直接熱傳導所致之散熱性能。另外，亦可設置用於對散熱片41吹氣的冷卻風扇來代替空氣導管42。

根據本實施形態，藉由在構成燈罩13之蓋體12的外部電極塊16A之外表面側一體地形成散熱片41，可從外部電極塊16A之散熱片41將介電質放電燈21所發出的熱有效地散熱，且可進一步提高構成冷卻材兼外部電極構成構件的蓋體12所致之冷卻性能。此外，可藉由設置空氣導管42來進一步提高冷卻性能。

另外，在第一、第二實施形態亦可採用空氣導管42或冷卻片。又，在第三實施形態，可視需要而設置空氣導管42或冷卻風扇，但在冷卻性能上不需要的情況，亦可省略。

又，在上述各實施形態，構成蓋體12的複數體之外部電極塊16或16A和高壓端子塊17亦可為一體加工物。

(第四實施形態)

圖6至圖8顯示本發明第四實施形態之紫外線照射裝置1C。相對於圖5所示之第三實施形態，本實施形態之紫外線照射裝置1C的特徵為：設有使燈罩13內之冷卻用的氮氣流均勻化之手段。

亦即，在該實施形態，如圖6、圖7所示，在燈罩13內之氮流入口18的附近、以及氮排出口20的附近位置，設置有沖孔金屬52，且該沖孔金屬52被形成有如圖8所示之複數個沖孔51。由於從氮流入口18被導入至燈罩13內之氮氣會通過沖孔金屬52的複數個沖孔51，且由於通過了沖孔金屬52的氮氣會通過沖孔金屬52而從氮排出口20被排出至燈罩13的外部，故當冷卻用的氮氣之流於燈罩13內，該沖孔金屬52會使該流在垂直之剖面內均勻地擴散，而作用為氣體擴散構件。該沖孔金屬52只要至少設置在氮流入口18側，便能夠擴散氮氣，但利用設置在 氮流入口18、氮排出口20雙方，可進一步謀求氮擴散。

另外，在本實施形態之紫外線照射裝置1C，氮流入口18、氮排出口19在被設於燈罩13的相對之側面這一點，係與第三實施形態相異。又，高壓端子部25經由高壓端子板25A與低壓端子27一同設於構成燈罩13之蓋體12的低壓端子塊17這一點，亦與第三實施形態相異。但是，氮流入口18、氮排出口19，或是高壓端子部25、低壓端子37的配置不一定非要如此，亦可成為與第三實施形態同樣的配置。

在該實施形態，燈罩13內的氮流會變成由沖孔金屬52所擴散而在燈罩13內均勻地擴散，同時朝氮排出口19的方向流動。因此，燈罩13內的氧濃度分佈亦變得均勻，而從介電質放電燈21出射之紫外線在到達窗材14為止所衰減的程度在軸方向上會變得均勻。該結果是可防止從本紫外線照射裝置1C之窗材14出射至被照射物W的紫外線之照度分佈在軸方向上變得不均勻。

1、1A、1B．．．紫外線照射裝置

11．．．框體

12．．．蓋體

13．．．燈罩

14．．．窗材

16、16A．．．外部電極塊

17．．．低壓端子塊

21．．．介電質放電燈

22．．．凹條溝

31．．．散熱塊

41．．．散熱片

51．．．沖孔

52．．．沖孔金屬

圖1是本發明第一實施形態之紫外線照射裝置的剖面圖。

圖2是上述第一實施形態之紫外線照射裝置的分解斜視圖。

圖3是本發明第二實施形態之紫外線照射裝置的剖面

圖4是本發明第三實施形態之紫外線照射裝置的剖面圖。

圖5是上述第三實施形態之紫外線照射裝置的分解斜視圖。

圖6是本發明第四實施形態之紫外線照射裝置的分解斜視圖。

圖7是本發明第四實施形態之紫外線照射裝置的剖面圖。

圖8是用於上述第四實施形態之零件的斜視圖。

1．．．紫外線照射裝置

11．．．框體

12．．．蓋體

13．．．燈罩

14．．．窗材

16．．．外部電極塊

17．．．低壓端子塊

18．．．氮流入口

19．．．低壓端子台

20．．．氮流出口

21．．．介電質放電燈

22．．．凹條溝

24．．．引線

25．．．高壓端子部

26．．．支托具

27．．．絕緣被覆管

Claims (3)

1. 一種紫外線照射裝置，其特徵為：該紫外線照射裝置是由放射紫外線的介電質放電燈、收納前述介電質放電燈，而使前述介電質放電燈所放射之紫外線從窗部透過放出至外部的氣密性之燈罩、構成前述燈罩之一側面的蓋體部、形成該蓋體部之一部份，同時突出至前述燈罩內，且在該突出部的一側面形成有可以和前述介電質放電燈的上半部緊貼的凹條溝及其一側面露出到前述燈罩的外部之塊狀的外部電極部、設置在露出到該外部電極部的前述燈罩的外部的其中一側面之散熱片構件、於露出到前述外部電極的前述燈罩的外部之其中一側面具有供氣口及把從該供氣口流入的空氣予以排出之排氣口並設置成把前述散熱片予以覆蓋之空氣導管、以及設於前述燈罩，以便將氮氣體供給至前述燈罩內的氮供給部。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之紫外線照射裝置，其中，具備有氣體擴散構件，且該氣體擴散構件是設置在與位於前述燈罩之前述氣體導入口及前述氣體排出口的至少一方相對之處的前述燈罩內。
3. 如申請專利範圍第2項所記載之紫外線照射裝置，其中，前述氣體擴散構件為沖孔金屬。