JP2006167586A - Vibration plate for ultrasonic cleaner and ultrasonic cleaner equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波洗浄装置用振動板およびそれを備える超音波洗浄装置に関する。 The present invention relates to a diaphragm for an ultrasonic cleaning device and an ultrasonic cleaning device including the same.
超音波洗浄は、通常洗浄の対象となる部品等を洗浄液中に浸漬し、超音波振動子から発振される超音波振動を、振動板を介して洗浄液および部品等に伝播させ、洗浄液の洗浄力と超音波振動とによって汚れを効率よく落とすものである。この超音波洗浄は、精密部品、自動車部品、電子部品等の微小部品、複雑形状部品、表面の汚れをきらう部品および部材ならびに素材の製造において、特に清浄度を高めるために使用されている。 In ultrasonic cleaning, the parts to be cleaned are immersed in the cleaning liquid, and the ultrasonic vibration generated from the ultrasonic vibrator is propagated to the cleaning liquid and the parts through the vibration plate. And ultrasonic vibrations to remove dirt efficiently. This ultrasonic cleaning is used particularly for the purpose of increasing the cleanliness in the manufacture of precision parts, automobile parts, electronic parts and other micro parts, complex shaped parts, parts and members that remove surface contamination, and materials.
たとえば、液晶表示装置の製造に用いられる液晶用ガラス基板も高い清浄度が必要とされるので、超音波洗浄が用いられる。液晶用ガラス基板の超音波洗浄では、液晶用ガラス基板に噴射される洗浄液に超音波振動を印加し、その振動作用で液晶用ガラス基板に付着している微粒子を除去する振動方式が実用化されている。超音波振動を印加することによって、液晶用ガラス基板に付着している微粒子の結合力が低下するので、超音波振動を印加しない場合に比べて洗浄効果が向上する。近年、液晶用ガラス基板は大型化する傾向にあるので、コスト的に有利なことから、液晶用ガラス基板に向けて洗浄液を噴射して1枚ごとに洗浄する枚葉式の洗浄装置が多用されている。 For example, since a glass substrate for liquid crystal used for manufacturing a liquid crystal display device also requires high cleanliness, ultrasonic cleaning is used. In ultrasonic cleaning of liquid crystal glass substrates, a vibration method has been put into practical use in which ultrasonic vibration is applied to the cleaning liquid sprayed onto the liquid crystal glass substrate and fine particles adhering to the liquid crystal glass substrate are removed by the vibration action. ing. By applying the ultrasonic vibration, the bonding force of the fine particles adhering to the glass substrate for liquid crystal is reduced, so that the cleaning effect is improved as compared with the case where the ultrasonic vibration is not applied. In recent years, since the glass substrate for liquid crystal tends to be enlarged, it is advantageous in terms of cost. Therefore, a single-wafer type cleaning apparatus that injects a cleaning liquid toward the glass substrate for liquid crystal and cleans one by one is frequently used. ing.
超音波を利用する超音波洗浄装置に使用される超音波振動子には、超音波振動の周波数が低すぎると、洗浄液に対する超音波振動印加の効果が発現しにくく、また超音波振動の周波数が高すぎると、キャビテーションによる被洗浄基板の損傷が懸念されるので、1MHz前後の周波数が利用されている。 For ultrasonic transducers used in ultrasonic cleaning devices that use ultrasonic waves, if the frequency of ultrasonic vibrations is too low, the effect of applying ultrasonic vibrations to the cleaning liquid is difficult to develop, and the frequency of ultrasonic vibrations is low. If it is too high, there is a concern about damage to the substrate to be cleaned due to cavitation, so a frequency around 1 MHz is used.
図4は従来の超音波洗浄装置1の構成を簡略化して示す断面図であり、図5は図4に示す超音波洗浄装置1に備わる超音波洗浄装置用振動板6の拡大図である。
4 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of a conventional ultrasonic cleaning apparatus 1. FIG. 5 is an enlarged view of the
従来の超音波洗浄装置1では、被洗浄基板3が矢符4方向に搬送され、被洗浄基板3の洗浄面3a側に洗浄面3aから間隔をあけて洗浄ノズル5が設けられる。洗浄ノズル5には、超音波洗浄装置用振動板6が設けられる。超音波洗浄装置用振動板6は、洗浄ノズル5内の洗浄液7および洗浄ノズル5のノズル孔8から被洗浄基板3に向けて噴射される洗浄液7aに超音波振動を印加する。また、被洗浄基板3に向けて噴射された洗浄液7aは、被洗浄基板3の洗浄面3aに当接し、噴射された洗浄液7a中を超音波振動が伝播するので、被洗浄基板3にも超音波振動が印加される。
In the conventional ultrasonic cleaning apparatus 1, the substrate to be cleaned 3 is conveyed in the direction of the
被洗浄基板3に超音波振動が印加されることによって、洗浄面3aに付着する微粒子にも超音波振動が印加され、被洗浄基板3および微粒子の両者がともに超音波によって振動し、また超音波振動の印加された洗浄液7aの加速および直進流によって、微粒子が洗浄面3aから除去される。なお、被洗浄基板3の洗浄面3aから除去された微粒子が、洗浄面3aに再付着することを防止するために、洗浄液にアルカリ水素水などの機能水が用いられる場合もある。
By applying ultrasonic vibration to the
超音波洗浄装置用振動板6は、超音波振動子9を振動板10および補強板11に対して接着剤12で接着する構造である。振動板10はステンレス鋼、タンタル(Ta)などの金属製であり、補強板11はステンレス鋼であり、超音波振動子9はピエゾ素子である。被洗浄基板3の搬送方向4に対して直交する方向である幅方向の全体が洗浄できるように、振動板10は前記幅方向を長手方向とする長方形に形成され、その長手方向に沿って複数の超音波振動子9が装着される。
The ultrasonic cleaning
液晶パネルの生産効率向上のため、液晶用ガラス基板が大型化するとともに、基板搬送速度が高速化し、超音波洗浄時における超音波の実効印加時間が短縮化する方向にある。これに対応するため、基板の幅方向における長尺化と、搬送方向4における洗浄開口幅の拡大が要求されている。
In order to improve the production efficiency of the liquid crystal panel, the glass substrate for liquid crystal is increased in size, the substrate transport speed is increased, and the effective application time of ultrasonic waves during ultrasonic cleaning is in the direction of shortening. In order to cope with this, it is required to increase the length in the width direction of the substrate and to increase the width of the cleaning opening in the
基板の幅方向に対する超音波振動印加領域をさらに大きくするためには、超音波振動子の取付個数を増加させることが容易に考案されることである。しかしながら、同一の振動板、補強板に複数の超音波振動子を固着させる構造は、一般的に熱硬化性樹脂を用いて接着によって実現されるので、熱硬化処理時において、振動板と超音波振動子との熱膨張係数の差に起因し、振動板に超音波振動子を固着した後、振動板が反ったり、接着はがれ、さらには超音波振動子の破壊が生じることもある。特に近年、基板サイズが約2mと大型化しているので、大型基板に対応する数多くの超音波振動子を備える長尺の振動板は製造することが困難である。 In order to further increase the ultrasonic vibration application region in the width direction of the substrate, it is easy to devise to increase the number of ultrasonic transducers attached. However, a structure in which a plurality of ultrasonic vibrators are fixed to the same diaphragm and reinforcing plate is generally realized by bonding using a thermosetting resin. Due to the difference in thermal expansion coefficient with the vibrator, after the ultrasonic vibrator is fixed to the vibration plate, the vibration plate may be warped or peeled off, and the ultrasonic vibrator may be broken. In particular, since the substrate size is recently increased to about 2 m, it is difficult to manufacture a long diaphragm including a large number of ultrasonic vibrators corresponding to the large substrate.
たとえば、ジルコンチタン酸鉛(PZT)振動素子とステンレス鋼(SUS304)からなる振動板との熱膨張係数は、それぞれ5×10−6/℃、16.4×10−6/℃であり、1600mmの長さの振動子と振動板とを熱硬化性樹脂接着剤で貼合わせ、200℃で熱硬化させた場合、超音波振動子と振動板との熱膨張量はそれぞれ式(1)および式(2)のようになる。
超音波振動子:1600×5×10−6×(200−25)=1.4mm…(1)
振動板:1600×16.4×10−6×(200−25)=4.6mm…(2)
For example, the thermal expansion coefficient of the diaphragm formed of lead zirconate titanate (PZT) vibrating element and the stainless steel (SUS304) is 5 × 10 -6 /℃,16.4×10 -6 / ℃ respectively, 1600 mm When the length of the vibrator and the vibration plate are bonded together with a thermosetting resin adhesive and thermally cured at 200 ° C., the thermal expansion amounts of the ultrasonic vibrator and the vibration plate are expressed by the equations (1) and (1), respectively. It becomes like (2).
Ultrasonic vibrator: 1600 × 5 × 10 −6 × (200−25) = 1.4 mm (1)
Diaphragm: 1600 × 16.4 × 10 −6 × (200−25) = 4.6 mm (2)
200℃で熱硬化処理される樹脂接着剤は、膨張した状態で硬化する。熱硬化処理後、室温まで冷却すると、この膨張量の差に相当するひずみを、接着剤が負担することになり、接着剤の許容応力以上になると接着剤にはがれが生じる。超音波振動子と振動板とだけでなく、超音波振動子と補強材とも接着することによって、接着はがれを防ぐ方法もあるが、許容応力値を若干大きくすることはできるけれども、前記の問題を根本的に解決するものではなく、また発振する超音波振動の振幅が小さくなるという問題がある。 The resin adhesive that is heat-cured at 200 ° C. is cured in an expanded state. When cooled to room temperature after the thermosetting treatment, the adhesive bears a strain corresponding to the difference in expansion, and the adhesive peels when it exceeds the allowable stress of the adhesive. Although there is a method to prevent adhesion peeling by bonding not only the ultrasonic vibrator and the diaphragm but also the ultrasonic vibrator and the reinforcing material, although the allowable stress value can be slightly increased, This is not a fundamental solution, and there is a problem that the amplitude of the oscillating ultrasonic vibration is reduced.
超音波洗浄装置には、種々の改善が提案されており、たとえば超音波振動子の周囲の振動板に溝を形成することによって、振動フィルタとして機能させ、不要部分への超音波振動の伝播を抑制するなどの先行技術(特許文献1参照)はあるけれども、上記のような問題を解決する技術については全く開示されていない。 Various improvements have been proposed for the ultrasonic cleaning device. For example, by forming a groove in the diaphragm around the ultrasonic vibrator, it can function as a vibration filter and propagate ultrasonic vibration to unnecessary parts. Although there is a prior art such as suppression (see Patent Document 1), there is no disclosure of a technique for solving the above problems.
本発明の目的は、大型の被洗浄物に対しても全面にわたって充分に超音波振動を印加した洗浄液で洗浄することができる超音波洗浄装置用振動板および超音波洗浄装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a diaphragm for an ultrasonic cleaning device and an ultrasonic cleaning device capable of cleaning a large object to be cleaned with a cleaning liquid to which ultrasonic vibration is sufficiently applied over the entire surface. .
本発明は、基板に超音波振動が印加された洗浄液を噴射させて洗浄する超音波洗浄装置に用いられる超音波洗浄装置用振動板において、
超音波振動を発振する超音波振動子と、
超音波振動子によって発振される超音波振動が伝播される振動板とを含み、
振動板の熱膨張係数をα1とし、超音波振動子の熱膨張係数をα2とするとき、
振動板の熱膨張係数α1と超音波振動子の熱膨張係数α2との間に下記式が成立することを特徴とする超音波洗浄装置用振動板である。
α2−y≦α1≦α2+y
y=1.7×10−6/℃
The present invention relates to a vibration plate for an ultrasonic cleaning device used in an ultrasonic cleaning device for cleaning by spraying a cleaning liquid to which ultrasonic vibration is applied to a substrate.
An ultrasonic vibrator that oscillates ultrasonic vibration;
Including a vibration plate through which ultrasonic vibrations oscillated by an ultrasonic vibrator are propagated,
When the thermal expansion coefficient of the diaphragm is α1, and the thermal expansion coefficient of the ultrasonic vibrator is α2,
The diaphragm for an ultrasonic cleaning device is characterized in that the following formula is established between the thermal expansion coefficient α1 of the diaphragm and the thermal expansion coefficient α2 of the ultrasonic vibrator.
α2−y ≦ α1 ≦ α2 + y
y = 1.7 × 10 −6 / ° C.
また本発明は、振動板は、電解研磨と化学研磨とを複合して研磨する電解複合研磨処理が施されることを特徴とする。 According to the present invention, the diaphragm is subjected to an electrolytic composite polishing process in which electrolytic polishing and chemical polishing are combined and polished.
また本発明は、振動板は、6.7×10−6/℃以下の熱膨張係数を有する低熱膨張合金からなることを特徴とする。 In the present invention, the diaphragm is made of a low thermal expansion alloy having a thermal expansion coefficient of 6.7 × 10 −6 / ° C. or less.
また本発明は、低熱膨張合金が、重量%で、Co:52.5〜55%、Cr:9〜10.5%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the low thermal expansion alloy has a composition consisting of Co: 52.5 to 55%, Cr: 9 to 10.5%, the balance Fe and inevitable impurities by weight.
また本発明は、低熱膨張合金が、重量%で、Ni:34〜37%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the low thermal expansion alloy has a composition consisting of Ni: 34 to 37%, balance Fe and unavoidable impurities in weight%.
また本発明は、低熱膨張合金が、重量%で、Ni:30〜32%、Co:4〜6%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the low thermal expansion alloy has a composition consisting of Ni: 30 to 32%, Co: 4 to 6%, the balance Fe and inevitable impurities in weight%.
また本発明は、超音波振動子は、発振周波数が400kHz〜3MHzであることを特徴とする。 According to the present invention, the ultrasonic vibrator has an oscillation frequency of 400 kHz to 3 MHz.
また本発明は、前記いずれかの超音波洗浄装置用振動板を備えることを特徴とする超音波洗浄装置である。 In addition, the present invention is an ultrasonic cleaning apparatus comprising any one of the above-described diaphragms for an ultrasonic cleaning apparatus.
また本発明は、超音波洗浄装置用振動板の振動板が保持される保持部材を備え、
超音波振動子は、振動板を介して保持部材に保持されることを特徴とする。
The present invention also includes a holding member for holding the diaphragm of the diaphragm for an ultrasonic cleaning device,
The ultrasonic vibrator is held by a holding member via a diaphragm.
本発明によれば、振動板の熱膨張係数と超音波振動子の熱膨張係数との間に特定の関係が成立するように、すなわち振動板と超音波振動子との熱膨張係数が近くなるように設定するので、振動板と超音波振動子との接着はがれ等がなく、長尺の超音波洗浄装置用振動板の作製が可能になる。したがって、超音波洗浄装置用振動板による超音波振動印加領域を大きくし、被洗浄物を効率よく洗浄することが可能になる。 According to the present invention, a specific relationship is established between the thermal expansion coefficient of the diaphragm and the thermal expansion coefficient of the ultrasonic vibrator, that is, the thermal expansion coefficients of the diaphragm and the ultrasonic vibrator are close to each other. Therefore, there is no peeling between the diaphragm and the ultrasonic vibrator, and a long diaphragm for an ultrasonic cleaning device can be manufactured. Therefore, it is possible to increase the ultrasonic vibration application area by the diaphragm for an ultrasonic cleaning device and to efficiently clean the object to be cleaned.
また本発明によれば、振動板は、電解研磨と化学研磨とを複合して研磨する電解複合研磨処理が施されるので、製作時のスマット除去が容易になり、また微粒子の付着が防止される。 Further, according to the present invention, since the diaphragm is subjected to an electrolytic composite polishing process in which electrolytic polishing and chemical polishing are combined, it is easy to remove smut at the time of manufacture and adhesion of fine particles is prevented. The
また本発明によれば、振動板は、6.7×10−6/℃以下の熱膨張係数を有する低熱膨張合金からなることが好ましく、さらに低膨張合金としては、Co:52.5〜55%、Cr:9〜10.5%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する合金、Ni:34〜37%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する合金、またはNi:30〜32%、Co:4〜6%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する合金であることが好ましい。これらのいずれかの合金によれば、たとえばセラミックまたは水晶などからなる超音波振動子に近い熱膨張係数の振動板を容易に実現することができる。 Moreover, according to the present invention, the diaphragm is preferably made of a low thermal expansion alloy having a thermal expansion coefficient of 6.7 × 10 −6 / ° C. or less. Further, as the low expansion alloy, Co: 52.5 to 55 %, Cr: 9 to 10.5%, an alloy having a composition consisting of the balance Fe and unavoidable impurities, Ni: 34 to 37%, an alloy having a composition consisting of the balance Fe and unavoidable impurities, or Ni: 30 to 32 %, Co: 4 to 6%, an alloy having a composition comprising the balance Fe and inevitable impurities is preferable. According to any of these alloys, a diaphragm having a thermal expansion coefficient close to that of an ultrasonic vibrator made of, for example, ceramic or quartz can be easily realized.
また本発明によれば、超音波振動子は、発振周波数が400kHz〜3MHzであるので、高い超音波帯域の振動周波数で洗浄液に超音波振動を印加し、被洗浄物を効率よく洗浄することができる。 Further, according to the present invention, since the ultrasonic vibrator has an oscillation frequency of 400 kHz to 3 MHz, ultrasonic vibration is applied to the cleaning liquid at a vibration frequency in a high ultrasonic band, and the object to be cleaned can be efficiently cleaned. it can.
また本発明によれば、超音波洗浄装置が、前記いずれかの超音波洗浄装置用振動板を備える。このことによって、大型の液晶用ガラス基板などの被洗浄物に対して、長尺の高い超音波帯域の振動周波数を洗浄液に印加し、効率よく洗浄することができる超音波洗浄装置が実現される。 According to the invention, an ultrasonic cleaning device includes any one of the diaphragms for an ultrasonic cleaning device. This realizes an ultrasonic cleaning device that can efficiently clean a cleaning liquid by applying a vibration frequency of a long high ultrasonic band to a cleaning liquid, such as a large liquid crystal glass substrate. .
また本発明によれば、超音波洗浄装置用振動板の振動板が保持される保持部材を備え、超音波振動子は、振動板を介して保持部材に保持されるので、高い超音波帯域の振動周波数を洗浄液に印加し、被洗浄物を効率よく洗浄することが可能になる。 Further, according to the present invention, the holding member for holding the diaphragm of the diaphragm for an ultrasonic cleaning device is provided, and the ultrasonic vibrator is held by the holding member through the diaphragm. By applying the vibration frequency to the cleaning liquid, the object to be cleaned can be efficiently cleaned.
図1は本発明の実施の一形態である超音波洗浄装置用振動板20の構成を簡略化して示す下面図であり、図2は図1の切断面線II−IIから見た断面図である。
FIG. 1 is a bottom view showing a simplified configuration of a
超音波洗浄装置用振動板20は、超音波振動を発振する超音波振動子21と、超音波振動子21によって発振される超音波振動が伝播される振動板22とを含み、振動板22の熱膨張係数をα1とし、超音波振動子21の熱膨張係数をα2とするとき、振動板22の熱膨張係数α1と超音波振動子21の熱膨張係数α2との間に、式(3)が成立するように構成される。
α2−y≦α1≦α2+y …(3)
ここで、y=1.7×10−6/℃である。
The
α2-y ≦ α1 ≦ α2 + y (3)
Here, y = 1.7 × 10 −6 / ° C.
振動板22は、直方体形状、より詳細には平面形状が矩形の細長い平板であり、本実施の形態では、重量%で、54%Co、9.5%Cr、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する合金(以後、54Co−9.5Cr−Fe合金と呼ぶ)である。この振動板22を構成する54Co−9.5Cr−Fe合金の熱膨張係数α1は、5×10−6/℃である。また振動板22は、所定の形状に裁断された後、電解研磨と化学研磨とを複合して研磨する電解複合研磨処理が施される。なお、本明細書においては、熱膨張係数は線膨張係数の意味で用いられる。
The
超音波振動子21は、ピエゾ素子であり、たとえばPZTなどによって構成され、超音波振動の発振周波数が400kHz〜3MHzである。本実施形態の超音波振動子21の熱膨張係数α2は、5×10−6/℃である。
The
超音波洗浄装置用振動板20では、複数個(本実施の形態では8個)の超音波振動子21が、振動板22の一方の表面22aに対して一列に熱硬化性樹脂接着剤23(以後、単に接着剤23と略称する)で接着される。隣合う超音波振動子21の間には、ガラエポ等の絶縁物からなるスペーサ24が設けられ、隣合う超音波振動子21間で電極がショートするのを防いでいる。
In the
本実施形態の超音波洗浄装置用振動板20における振動板22の熱膨張係数α1:5×10/℃と、超音波振動子21の熱膨張係数α2:5×10−6/℃とは、次式(4)に示すように、前述の式(3)の関係を満足する。
(5×10−6)−(1.7×10−6)≦5×10−6
≦(5×10−6)+(1.7×10−6) …(4)
The thermal expansion coefficient α1: 5 × 10 / ° C. of the
(5 × 10 −6 ) − (1.7 × 10 −6 ) ≦ 5 × 10 −6
≦ (5 × 10 −6 ) + (1.7 × 10 −6 ) (4)
このように構成される超音波洗浄装置用振動板20において、たとえば8個の超音波振動子21が配列されて接着剤23で振動板22に接着され、接着領域の長手方向の長さが1600mmで、常温(25℃)から200℃まで加熱昇温して熱硬化処理する場合を事例として、超音波振動子21と振動板22との熱膨張量を算出すると、下記式(5)および式(6)のように得られる。
超音波振動子21:1600×5×10−6×(200−25)=1.4mm
…(5)
振動板22 :1600×5×10−6×(200−25)=1.4mm
…(6)
In the ultrasonic cleaning
Ultrasonic vibrator 21: 1600 × 5 × 10 −6 × (200−25) = 1.4 mm
... (5)
Diaphragm 22: 1600 × 5 × 10 −6 × (200−25) = 1.4 mm
(6)
このように、超音波洗浄装置用振動板20において、超音波振動子21の熱膨張係数α2と、振動板22の熱膨張係数α1とが、前記式(3)の関係を満足するように構成することによって、超音波振動子21を振動板22に接着し、熱硬化処理を施す際における熱膨張量の差を無くす、または極めて小さくすることができるので、熱膨張差による接着剤はがれ等の問題をなくすことができる。
In this way, in the
本実施形態の超音波洗浄装置用振動板20では、振動板22として、54Co−9.5Cr−Fe合金を用いるけれども、これに限定されることなく、振動板素材として、重量%で、Ni:34〜37%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する合金(Fe−36Ni合金:α1=0.5〜2×10−6/℃)、または重量%で、Ni:30〜32%、Co:4〜6%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する合金(32Ni−5Co−Fe合金:α1=0〜1.5×10−6/℃)が用いられてもよい。
In the
なお、振動板22の素材の選択基準としては、超音波振動子21の熱膨張係数α2と、振動板22の熱膨張係数α1との差が、±1.7×10−6/℃以下であればよい。このように超音波振動子21と振動板22との熱膨張係数の差が小さくなるように設定することによって、振動板22と超音波振動子21間を接着している接着剤23が、振動板22と超音波振動子21間の熱膨張差によるせん断力を吸収することができるからである。
As a selection criterion for the material of the
図3は、本発明のもう一つの実施形態である超音波洗浄装置30の構成を簡略化して示す断面図である。超音波洗浄装置30は、超音波洗浄装置用振動板20を備えることを特徴とする。この超音波洗浄装置30は、液晶用ガラス基板の洗浄に用いられるものについて例示する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a simplified configuration of an
超音波洗浄装置30は、大略、被洗浄物であるガラス基板31に対して洗浄液を供給する第1洗浄液供給ノズル32と、ガラス基板31を搬送する搬送手段33と、ガラス基板31に関して第1洗浄液供給ノズル32と反対側に配置されてガラス基板31に対して超音波振動が印加された洗浄液を供給する第2洗浄液供給ノズル34と、超音波洗浄装置用振動板20を備える超音波振動印加手段35とを含んで構成される。
The
ガラス基板31は、ほぼ水平状態で搬送手段33によって矢符36方向に搬送される。搬送手段33は、矢符36で示すガラス基板31の搬送方向に直交する方向である幅方向に回転軸線が延びるように設けられる搬送ローラ33である。搬送ローラ33は、搬送方向36に複数個が間隔をあけて配置され、不図示の回転駆動手段によって矢符37方向にそれぞれ回転駆動され、搬送ローラ33の周面に当接するガラス基板31を搬送する。ガラス基板31が、これらの搬送ローラ33に当接する側の面を便宜上裏面31bと呼び、裏面31bの反対側の上方に臨む面を便宜上洗浄面31aと呼ぶ。
The
第1洗浄液供給ノズル32は、第1ノズル孔32aがガラス基板31の洗浄面31aを臨み、幅方向に延びて設けられる。第1洗浄液供給ノズル32は、不図示の洗浄液供給手段に接続され、洗浄液供給手段から供給される洗浄液、たとえば純水、アルカリ水素水などを、ガラス基板31の洗浄面31aに対して噴射する。
The first cleaning
第2洗浄液供給ノズル34は、ガラス基板31の裏面31bを臨んで設けられる。第2洗浄液供給ノズル34は、ガラス基板31の幅方向に延びる略角筒形状を有し、ガラス基板31の裏面31bを臨む側とその反対側とに開口部が形成され、裏面31bを臨む側に形成される開口部が第2ノズル孔37を構成する。前記反対側の開口部は、超音波振動印加手段35に備わる超音波洗浄装置用振動板20を臨んで超音波振動印加手段35に装着され、かつ超音波振動印加手段35によって封止される。第2ノズル孔37は、矩形形状を有し、短辺側がガラス基板31の搬送方向36と平行であり、長辺側がガラス基板31の幅方向と平行である。
The second cleaning liquid supply nozzle 34 is provided facing the
第2洗浄液供給ノズル34における搬送方向36上流側の側壁には、洗浄液供給口38が形成され、この洗浄液供給口38には洗浄液配管39が接続され、さらに洗浄液配管39が洗浄液供給手段に接続されて、第2洗浄液供給ノズル34にたとえば純水などの洗浄液が供給される。
A cleaning
第2洗浄液供給ノズル34の前記側壁の内面側には、幅方向に細長く延びる平板状の突起片42であって、洗浄液供給口38の上方、すなわち搬送されるガラス基板31寄りに一端部40が固着され、他端部41が超音波振動印加手段35側に向って下りの傾斜を有するように延びて遊端部41を成す突起片42が設けられる。
On the inner surface side of the side wall of the second cleaning liquid supply nozzle 34, there is a
この突起片42は、洗浄液供給口38に対して傾斜角度を有し、洗浄液供給口38を覆うような位置に設けられる。したがって、洗浄液配管39から洗浄液供給口38を通って第2洗浄液供給ノズル34の内部空間43内に供給される洗浄液が、突起片42に衝突し、超音波洗浄装置用振動板20の方向へ流動し、超音波洗浄装置用振動板20によって超音波振動を充分に印加された後、第2ノズル孔37へ向って流動する。すなわち、突起片42は、第2洗浄液供給ノズル34の内部空間43内に供給される洗浄液が超音波振動を印加されやすいように、洗浄液を矢符44方向に対流させる。
The protruding
超音波振動印加手段35は、基台45と、保持部材46と、超音波洗浄装置用振動板20と、固定部材47と、給電部材48とを含んで構成される。基台45は、たとえば金属製の有底角筒状の容器部材であり、内部空間49を有する。
The ultrasonic
基台45の開口部側の周縁部分に保持部材46が設けられる。保持部材46は、たとえばステンレス鋼からなり、中央部分に矩形の貫通孔であって超音波振動子21が配置される振動子装着孔51が形成される外観形状が略直方体の部材である。保持部材46は、基台45に装着される側の面が平坦に形成され、第2洗浄液供給ノズル34寄りの面には、振動子装着孔51に臨む内周に段差部50が形成される。この段差部50に、振動板22が嵌合され、振動板22に固着される超音波振動子21が前記内部空間49に臨むようにして振動子装着孔51内に配置され、超音波洗浄装置用振動板20が保持される。
A holding
保持部材46および保持部材46に保持される超音波洗浄装置用振動板20のさらに第2洗浄液供給ノズル34寄りに、保持部材46および超音波洗浄装置用振動板20に当接して固定部材47が設けられる。固定部材47は、たとえばステンレス鋼からなり、中央部分に矩形の貫通孔であって第2洗浄液供給ノズル34の内部空間43に連通する連通孔52が形成される外観形状が略直方体の部材である。固定部材47の連通孔52に臨む内周縁部には、振動板22に向って傾斜するテーパが形成される。
The holding
保持部材46および固定部材47の基台45上に積層される部分には、保持部材46および固定部材47を基台45に装着するための貫通孔が形成され、基台45には、保持部材46および固定部材47の貫通孔に対応する部位に、雌ねじ部が刻設される。固定部材47および保持部材46は、貫通孔を挿通し、基台45の雌ねじ部に螺合されるボルト部材53によって、基台45に装着される。
A through hole for attaching the holding
このとき、超音波洗浄装置用振動板20は、その振動板22が保持部材46と固定部材47とに挟まれ、かつ押圧されるので、安定に保持される。また超音波振動子21は、振動板22に対して接着剤で接着固定されるのみであり、振動板22を介して保持部材46に保持される構成であり、保持部材46および/または固定部材47によって直接保持および固定されることがないように構成される。
At this time, the
第2洗浄液供給ノズル34は、超音波振動印加手段35寄りの周縁部に形成されるフランジ部54において、フランジ部54に形成される貫通孔を挿通し、固定部材47に刻設される雌ねじ部に螺合するもう一つのボルト部材55によって、固定部材47すなわち超音波振動印加手段35に装着される。
The second cleaning liquid supply nozzle 34 has a female screw portion that is engraved in the fixing
基台45の内部空間49は、保持部材46および保持部材46に保持される超音波洗浄装置用振動板20によって封止されることになり、密閉空間49となる。密閉空間49内には、超音波振動子21に電力を供給する給電部材48が設けられる。給電部材48は、一対設けられ、それぞれ電極部56と線材部57とを含む。電極部56は、たとえばばね用銅合金などの弾性導電性素材からなり、線材部57はたとえば無酸素銅の展伸材などからなる。一方の給電部材48の電極部56が超音波振動子21の給電部に弾性的に当接し、他方の給電部材48の電極56が保持部材46に弾性的に当接し、保持部材46と振動板22と接着剤とを介して超音波振動子21の対極に接する。なお超音波振動子21の給電部には、金(Au)または銀(Ag)などの導電性金属によって電極部が形成される。給電部材48には、図示を省略する発振回路から線材部57を通じて、超音波振動子21に超音波振動を発生させるための高周波電力が供給される。
The
なお、基台45と保持部材46との当接部等には、不図示のシール部材を設けることによって、密閉空間49の気密性および液密性が向上される。この密閉空間49内には、不図示の気体供給手段から不活性ガスまたは乾燥空気が供給される。密閉空間49に不活性ガスまたは乾燥空気を供給することによって、給電部材48と超音波振動子21の電極面との電気的接触、また給電部材48と保持部材46との電気的接触を確実にし、これらの部品の酸化による劣化を防止することができる。さらに、第2洗浄液供給ノズル34に供給され、第2ノズル孔37からノズル外に噴射される洗浄液61の圧力よりも、密閉空間49内の圧力を高くしておくことによって、密閉空間49内に外部から気体および液体等が侵入することを防止できる。
In addition, by providing a seal member (not shown) at the contact portion between the base 45 and the holding
以下、超音波洗浄装置30の動作について簡単に説明する。
洗浄液配管39から洗浄液供給口38を通って第2洗浄液供給ノズル34の内部空間43に洗浄液が供給される。該洗浄液は、突起片42に衝突して超音波洗浄装置用振動板20の方向へ流動する。このとき、超音波洗浄装置用振動板20の超音波振動子21には給電部材48を介して電力供給され、超音波振動子21が超音波振動を発振している。したがって、超音波洗浄装置用振動板20の方向へ流動する洗浄液に超音波振動が印加される。
Hereinafter, the operation of the
The cleaning liquid is supplied from the cleaning
超音波振動が印加された洗浄液は、第2洗浄液供給ノズル34の第2ノズル孔37から、ガラス基板31の裏面31bに向って噴射され、搬送ローラ33で搬送されているガラス基板31の裏面31bに衝突し、ガラス基板31に対して超音波振動を伝播させる。このとき、ガラス基板31の洗浄面31a側に配置される第1洗浄液供給ノズル32からも洗浄面31aに対して洗浄液62が噴射される。第2洗浄液供給ノズル34から噴射される洗浄液61は、ガラス基板31に超音波振動を伝播させ、さらにガラス基板31を介して第1洗浄液供給ノズル32から噴射される洗浄液62に対しても超音波振動を伝播させる。
The cleaning liquid to which the ultrasonic vibration is applied is ejected from the
このことによって、ガラス基板31が超音波振動するとともに、第1洗浄液供給ノズル32から噴射されてガラス基板31の洗浄面31a上を流過する洗浄液62も超音波振動するので、ガラス基板31の洗浄面31a上の微粒子などの汚れが容易に除去され、ガラス基板31の清浄度を著しく高めるように洗浄することができる。
Accordingly, the
以上に述べたように、本実施の形態では、超音波洗浄装置30は、液晶用ガラス基板31の裏面31b側に、超音波振動子21から発振される超音波振動を印加した洗浄液61を噴射し、ガラス基板31の洗浄面31aには別途第1洗浄液供給ノズル32から洗浄液62を噴射させる構成であるけれども、これに限定されることなく、逆の構成、すなわち超音波振動印加手段に装着される第2洗浄液供給ノズルをガラス基板の洗浄面側に配置し、洗浄面に対して超音波振動を印加した洗浄液を噴射する構成であってもよい。また超音波洗浄装置20を複数台用意して、ガラス基板31の両面を同時に洗浄することもできる。
As described above, in the present embodiment, the
また、被洗浄物が液晶用ガラス基板31であるけれども、これに限定されることなく、半導体ウエハなどであってもよい。さらに、被洗浄物であるガラス基板31が水平状態で搬送されるように構成されるけれども、これに限定されることなく、水平面に対して鉛直または傾斜状態で搬送される構成であってもよい。さらに、超音波振動を印加した洗浄液と超音波振動を印加しない洗浄液とを、同一の洗浄面に対して噴射して洗浄を行う構成であってもよい。
Further, although the object to be cleaned is the
20 超音波洗浄装置用振動板
21 超音波振動子
22 振動板
23 熱硬化性接着剤
30 超音波洗浄装置
31 ガラス基板
32 第1洗浄液供給ノズル
33 搬送手段
34 第2洗浄液供給ノズル
35 超音波振動印加手段
20 Ultrasonic
Claims (9)
超音波振動を発振する超音波振動子と、
超音波振動子によって発振される超音波振動が伝播される振動板とを含み、
振動板の熱膨張係数をα1とし、超音波振動子の熱膨張係数をα2とするとき、
振動板の熱膨張係数α1と超音波振動子の熱膨張係数α2との間に下記式が成立することを特徴とする超音波洗浄装置用振動板。
α2−y≦α1≦α2+y
y=1.7×10−6/℃ In the vibration plate for an ultrasonic cleaning device used in an ultrasonic cleaning device for cleaning by spraying a cleaning liquid to which ultrasonic vibration is applied to the substrate,
An ultrasonic vibrator that oscillates ultrasonic vibration;
Including a vibration plate through which ultrasonic vibrations oscillated by an ultrasonic vibrator are propagated,
When the thermal expansion coefficient of the diaphragm is α1, and the thermal expansion coefficient of the ultrasonic vibrator is α2,
A diaphragm for an ultrasonic cleaning device, wherein the following formula is established between a thermal expansion coefficient α1 of the diaphragm and a thermal expansion coefficient α2 of the ultrasonic vibrator.
α2−y ≦ α1 ≦ α2 + y
y = 1.7 × 10 −6 / ° C.
電解研磨と化学研磨とを複合して研磨する電解複合研磨処理が施されることを特徴とする請求項1記載の超音波洗浄装置用振動板。 The diaphragm
2. The diaphragm for an ultrasonic cleaning device according to claim 1, wherein an electrolytic composite polishing treatment is performed in which electrolytic polishing and chemical polishing are combined and polished.
6.7×10−6/℃以下の熱膨張係数を有する低熱膨張合金からなることを特徴とする請求項1または2記載の超音波洗浄装置用振動板。 The diaphragm
The diaphragm for an ultrasonic cleaning device according to claim 1 or 2, comprising a low thermal expansion alloy having a thermal expansion coefficient of 6.7 x 10-6 / ° C or less.
重量%で、Co:52.5〜55%、Cr:9〜10.5%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項3記載の超音波洗浄装置用振動板。 Low thermal expansion alloy
4. The diaphragm for an ultrasonic cleaning device according to claim 3, wherein the vibration plate has a composition consisting of Co: 52.5 to 55%, Cr: 9 to 10.5%, balance Fe and inevitable impurities. .
重量%で、Ni:34〜37%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項3記載の超音波洗浄装置用振動板。 Low thermal expansion alloy
4. The diaphragm for an ultrasonic cleaning device according to claim 3, wherein the vibration plate has a composition consisting of Ni: 34 to 37%, balance Fe and inevitable impurities.
重量%で、Ni:30〜32%、Co:4〜6%、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項3記載の超音波洗浄装置用振動板。 Low thermal expansion alloy
4. The diaphragm for an ultrasonic cleaning device according to claim 3, wherein the diaphragm is composed of Ni: 30 to 32%, Co: 4 to 6%, balance Fe and inevitable impurities.
発振周波数が400kHz〜3MHzであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の超音波洗浄装置用振動板。 The ultrasonic transducer
The vibration plate for an ultrasonic cleaning device according to any one of claims 1 to 6, wherein the oscillation frequency is 400 kHz to 3 MHz.
超音波振動子は、振動板を介して保持部材に保持されることを特徴とする請求項8記載の超音波洗浄装置。
A holding member for holding the diaphragm of the ultrasonic cleaning apparatus;
The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 8, wherein the ultrasonic vibrator is held by a holding member via a vibration plate.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004363210A JP2006167586A (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Vibration plate for ultrasonic cleaner and ultrasonic cleaner equipped with the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009136852A (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-25 | Kao Corp | Deodorizing and cleaning method for production apparatus for foods or beverages |
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2004
- 2004-12-15 JP JP2004363210A patent/JP2006167586A/en active Pending
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