JPH10235304A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は出力の低下を招かずに振動板の振
動の振幅を小さくできるようにした超音波洗浄装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 超音波振動が付与された洗浄液によって
被洗浄物を洗浄するための超音波洗浄装置において、内
部が洗浄液の流通部２に形成されるとともにその流通部
に洗浄液を供給する供給口３および流通部に供給された
洗浄液が流出する流出口４が形成された本体１と、この
本体内部に形成された段部７に周辺部を係合させるとと
もに上記流通部に一側面を露出させて設けられた振動板
１２と、この振動板とほぼ同じ大きさに形成され上記振
動板の他側面に一側面が接合固定された振動子１１と、
この振動子の周辺部を押圧し上記振動板を上記段部に液
密に接合させる押圧部材１４とを具備したことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は被洗浄物を洗浄す
る洗浄液に超音波振動を付与するために用いられる超音
波洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、液晶製造装置や半導体製造装
置においては、液晶用ガラス基板や半導体ウエハなどの
被洗浄物を高い清浄度で洗浄することが要求される工程
がある。上記被洗浄物を洗浄する方式としては、洗浄液
中に複数枚の被洗浄物を浸漬するデイップ方式や被洗浄
物に向けて洗浄液を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式
があり、最近では高い清浄度が得られるとともに、コス
ト的に有利な枚葉方式が採用されることが多くなってき
ている。

【０００３】枚葉方式の１つとして被洗浄物に噴射され
る洗浄液に超音波振動を付与し、その振動作用によって
上記被洗浄物から微粒子を効率よく除去するようにした
洗浄方式が実用化されている。

【０００４】洗浄液に付与する振動は、従来は20〜200
ｋＨｚ程度の超音波であったが、最近では200 〜5000ｋ
Ｈｚ程度の極超音波帯域の音波を付与する超音波洗浄装
置が開発されている。

【０００５】ところで、上記超音波洗浄装置は本体を有
し、この本体には振動子が取り付けられた振動板が保持
固定されている。上記振動子には超音波発振器が接続さ
れる。この超音波発振器は所定の周波数の電力を出力
し、その電力を上記振動子に印加する。それによって、
上記振動子が超音波振動するから、その超音波振動に上
記振動板が連動し、この振動板によって洗浄液に超音波
振動が付与されるようになっている。

【０００６】従来、このような構成の超音波洗浄装置に
おいては、振動板を本体に取り付け固定するために、こ
の振動板を振動子に比べて大きく形成し、振動子の周辺
部から突出した上記振動板の周辺部を上記本体に固定す
るようにしていた。

【０００７】しかしながら、振動板を振動子に比べて大
きく形成し、その周辺部を本体に固定する構造である
と、超音波発振器の出力を増大することで、振動板の振
動の振幅も大きくなってしまう。

【０００８】振動板の振動の振幅が大きくなると、この
振動板に設けられた振動子に給電するために、その電極
に弾性的に接触した接触子が瞬間的に上記電極から離間
することがあるから、そのときに接触子と電極との間に
スパ−クが点弧されることになる。

【０００９】すると、そのスパ−クによって上記電極が
上記振動子から部分的に剥離されるから、そのスパ−ク
が繰り返されることで上記振動子の電極不良を招くこと
になる。つまり、振動子に給電できなくなるということ
が生じる。

【００１０】上記振動板の振動による振幅を小さくする
ため、振動板自体を小形化することが考えられる。しか
しながら、振動板を小さくすると、この振動板に取付け
られる振動子も小さくなり、機械的強度が増すものの、
振動子に印加する電圧を高くしても、振動子から出力さ
れる音圧を十分に高くすることができなくなる。つま
り、超音波洗浄装置の能力低下を招くことになる。

【００１１】電極と接触子との間でスパ−クが発生する
のを防止するために、振動子の電極に、接触子を弾性的
に接触させる代わりに、上記電極にリ−ド線を半田付け
により接続することも考えられる。しかしながら、リ−
ド線を半田付けによって電極に接続するようにすると、
電極は薄膜金属からなるから、半田付け時の熱によって
電極が損傷するということがあったり、振動子が振動板
と一緒に振動することで、半田付けされた接続部が早期
に剥離するなどのことがあり、実用的でない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の超
音波振動装置においては、振動板を振動子よりも大きく
形成していたので、上記振動板の振動の振幅が大きくな
る。そのため、振動板に取付けられた振動子の電極と、
この振動子に給電する接触子との接触状態が瞬間的に離
れてスパ−クが点弧され、そのスパ−クによって上記振
動子の電極が剥離するということがあった。

【００１３】この発明の目的は、振動子を小さくして出
力の低下を招くことなく、振動板をを小さくできるよう
にすることで、上記振動板の振動の振幅も小さくできる
ようにした超音波振動装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、超音
波振動が付与された洗浄液によって被洗浄物を洗浄する
ための超音波洗浄装置において、内部が洗浄液の流通部
に形成されるとともにその流通部に洗浄液を供給する供
給口および流通部に供給された洗浄液が流出する流出口
が形成された本体と、この本体内部に形成された段部に
周辺部を係合させるとともに上記流通部に一側面を露出
させて設けられた振動板と、この振動板とほぼ同じ大き
さに形成され上記振動板の他側面に一側面が接合固定さ
れた振動子と、この振動子の周辺部を押圧し上記振動板
を上記段部に液密に接合させる押圧手段とを具備したこ
とを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記振動子には第１の電極と第２の電極が形成さ
れ、上記第１の電極には第１の接触子が弾性的に接触
し、上記第２の電極には上記押圧手段を構成する押圧部
材が第２の接触子として接触することを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、上記本体は耐薬品性を備えた合成樹脂で形成され、
上記振動板は耐薬品性を備えた材料で形成されているこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項１の発明によれば、振動板と振動子
とをほぼ同じ大きさに形成し、この振動板の周辺部を上
記本体に形成された段部に係合させるとともに、上記振
動子の周辺部を押圧手段で押圧して上記本体に液密な状
態で取付けるようにした。そのため、振動子を小さくせ
ずに振動板を小さくしてこの振動板を本体に取付けるこ
とができるから、振動子の性能低下を招くことなく、振
動板の振動の振幅を小さくすることができる。

【００１８】請求項２の発明によれば、押圧手段の押圧
部材を接触子に利用したことで、部品点数の増加を招く
ことなく、振動子に給電できる。請求項３の発明によれ
ば、洗浄液が接触する本体および振動板が耐薬品性を備
えるから、洗浄液に洗浄効果の高い薬品を用いることが
可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。図１はこの発明のノズル式の
超音波洗浄装置を示し、この装置は本体１を有する。こ
の本体１は、耐薬品性を備えた弗素系の合成樹脂によっ
て内部を洗浄液の流通部２とした中空状に形成されてい
る。上記本体１の側面には上記流通部２に連通する供給
口３が形成され、下端面には同じく流通部２に連通する
流出口４が形成されている。

【００２０】上記供給口３は図示しない洗浄液の供給源
に配管接続される。上記流出口４にはノズル体５が取付
けられている。それによって、上記供給口３から流通部
２内に供給された洗浄液は上記ノズル体５から図示しな
い被洗浄物に向けて噴出するようになっている。上記ノ
ズル体５は耐薬品性を備えた材料、たとえば石英などに
よって形成されている。なお、ノズル体５を設ける代わ
りに、流出口４をノズル状に形成してもよい。

【００２１】上記本体１には一端が上記流通部２に連通
し他端が本体１の上端面に開放した大径部６が形成され
ている。この大径部６は上記流通部２よりも大径に形成
されている。したがって、流通部２と大径部６との境界
部には段部７が形成されている。

【００２２】上記段部７には環状溝８が設けられ、この
環状溝８にはＯリング９が収容されている。上記段部７
には、上面に振動子１１が取付けられた振動板１２が下
面の周辺部を上記Ｏリング９に接合させて設けられてい
る。この振動板１２は耐薬品性を備えた材料、たとえば
サファイヤなどによって上記振動子１１とほぼ同じ大き
さに形成されている。

【００２３】上記振動子１１には、図２に示すように第
１の電極１１ａと第２の電極１１ｂとが設けられてい
る。上記第１の電極１１ａは、上記振動子１１の上面の
中央部分に設けられ、上記第２の電極１１ｂは、上記振
動板１２に接合された振動子１１の下面全体と上面の周
辺部とにわたって設けられている。したがって、この振
動子１１は第１、第２の電極１１ａ、１１ｂに後述する
ごとく給電されることで、第１の電極１１ａと第２の電
極１１ｂとが対向した部分が超音波振動する。

【００２４】上記段部７に下面周辺部を係合させた上記
振動板１２の上面、つまり振動子１１の上面の第１の電
極１１ａには、第１の接触子となるコイルばね１３が下
端を接触させて設けられ、上面の周辺部の第２の電極１
１ｂには押圧手段を構成するリング状の第２の接触子と
しての押圧部材１４が接触している。上記コイルばね１
３は絶縁材からなるカラ−１５に収容されている。上記
押圧部材１４は上記第２の電極１１ｂに電気的に接触し
ている。

【００２５】上記本体１の大径部６には、導電材によっ
て形成された中空円板状電極１６が設けられている。こ
の中空円板状電極１６は、下端面を上記押圧部材１４に
電気的に接触させて設けられている。

【００２６】さらに、上記大径部６には上記中空円板状
電極１６の上方から弗素系の合成樹脂によって形成され
た加圧部材１７が螺合されている。この加圧部材１７の
下面には絶縁部材１８が設けられ、この絶縁部材１８と
上記コイルばね１３との間には上記カラ−１５内に入り
込んで上記コイルばね１３を加圧するとともにこのコイ
ルばね１３と電気的に接触した電極部材１９が設けられ
ている。

【００２７】上記加圧部材１７の中央部には挿通孔２２
が形成され、ここには同軸ケ−ブル２１の一端部が挿通
固定されている。この同軸ケ−ブル２１の一端部の芯線
２１ａは上記電極部材１９に接続され、被覆線２１ｂは
上記中空円板状電極１６に接続される。そして、この同
軸ケ−ブル２１の他端部は超音波発振器２３に接続され
る。

【００２８】したがって、上記超音波発振器２３によっ
て上記振動子１１の第１の電極１１ａと第２の電極１１
ｂとに電圧を印加し、この振動子１１を超音波振動させ
ることができるようになっている。

【００２９】なお、上記本体１の大径部６の開口部に
は、液体が大径部６に流入するのを防止するためのＯリ
ング２６が設けられ、さらに上端面には加圧部材１７が
大径部６から抜け出るのを防止するための押え板２４が
ねじ２５によって固定されている。

【００３０】つぎに、上記構成の超音波洗浄装置の作用
について説明する。本体１の供給口３から流通部２へ洗
浄液を供給するとともに、超音波発振器２３を作動させ
て振動子１１に所定の電圧を印加する。すると、振動子
１１が超音波振動し、それに振動板１２が連動するか
ら、この振動板１２によって上記流通部２に供給された
洗浄液に超音波振動が付与される。

【００３１】超音波振動が付与された洗浄液は上記本体
１の流出口４に設けられたノズル体５から図示しない被
洗浄物に向かって噴出し、この被洗浄物を洗浄すること
になる。

【００３２】ところで、上記超音波振動装置において
は、振動板１２を振動子１１と同じ大きさに設定し、上
記振動子１１の上面周辺部を押圧部材１４と中空円板状
電極１６とを介して加圧部材１７で加圧することで、上
記振動板１２を振動子１１とともに本体１の段部７に保
持するようにしている。

【００３３】そのため、振動板１２を振動子１１に比べ
て大きくしなくても、本体１に取付けることができるか
ら、その分、振動板１２を小さくできる。振動板１２を
小さくできれば、超音波振動したときの振幅も小さくな
るから、この振動板１２に設けられた振動子１１の第１
の電極１１ａとコイルばね１３との接触が瞬間的に離れ
るということもなくなる。

【００３４】したがって、上記第１の電極１１ａと、コ
イルばね１３との間にスパ−クが点弧することがなくな
るから、上記第１の電極１１ａが早期に損傷することも
なくなる。しかも、振動子１１への入力を大きくして
も、振動板１２の振幅が大きくならないから、振動子１
１への入力を増大させ、高い音圧の超音波振動を発振さ
せることが可能となる。

【００３５】さらに、振動板１２を小さくできること
で、この振動板１２が取り付けられる本体１も小形化す
ることが可能となる。つまり、超音波振動装置を小形化
することができる。

【００３６】上記振動子１１の周辺部は、段部７と押圧
部材１４とによって厚さ方向上下面が挟持固定され、厚
さ方向と交差する横方向に振動しにくくなっている。そ
のため、上記振動子１１の第１の電極１１ａと第２の電
極１１ｂとが対向する部分は、厚さ方向には振動し易い
が、厚さ方向と交差する横方向に振動するのが規制され
る。

【００３７】そのため、振動子１１の振動成分は、大半
がその厚さ方向に沿う成分となるから、異なる方向の成
分がたくさん含まれた場合のように、厚さ方向の振動成
分と、横方向の振動成分が互いに打ち消し合い、振動子
１１の出力が低下するということがなくなる。

【００３８】上記振動子１１の周辺部を押圧する押圧部
材１４を振動子１１の第２の電極１１ｂに接触させて給
電するようにしている。そのため、上記押圧部材１４は
上記振動子１１を介して振動板１２を保持固定する機能
と、振動子１１へ給電する機能とを兼ねているから、こ
れらの機能を別々の部品で行う場合に比べて部品点数の
減少を図ることができる。

【００３９】一方、本体１の流通部２に供給される洗浄
液としては純水以外に特定の汚れに対して高い洗浄効果
を示す酸性やアルカリ性の薬液などが用いられことがあ
る。薬液には金属を腐食するものがある。しかしなが
ら、薬液が接触する本体１、振動板１２およびノズル体
５はそれぞれ耐薬品性を備えた材料で形成されている。
そのため、この発明の超音波洗浄装置は、特定の汚れに
対して洗浄効果の高い薬品を用いても、その薬品によっ
て損傷を受けることなく使用できる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、振動板と振動
子とをほぼ同じ大きさに形成し、この振動板の周辺部を
本体に形成された段部に係合させるとともに、上記振動
子の周辺部を押圧手段で押圧して上記本体に液密な状態
で取付けるようにした。

【００４１】そのため、振動子を小さくせずに振動板を
小さくしてこの振動板を本体に取付けることができるか
ら、振動子の性能低下を招くことなく、振動板の振動の
振幅を小さくすることができる。

【００４２】請求項２の発明によれば、振動板を本体に
押圧固定する押圧手段の押圧部材を、振動子に給電する
ための接触子として利用するようにした。そのため、上
記押圧部材を振動板の固定だけでなく、振動子への給電
にも利用できるから、その分、部品点数を減少させるこ
とができる。

【００４３】請求項３の発明によれば、洗浄液に接触す
る本体や振動板を耐薬品性を備えた材料で形成するよう
にした。そのため、特定の汚れに対して高い洗浄効果を
有する薬液を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す装置全体の縦断
面図。

【図２】同じく振動子の拡大断面図。

【符号の説明】 １…本体 ２…流通部 ３…供給口 ４…流出口 ７…段部 １１…振動子 １１ａ…第１の電極 １１ｂ…第２の電極 １３…コイルばね（第１の接触子） １２…振動板 １４…押圧部材（第２の接触子）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動が付与された洗浄液によって
   被洗浄物を洗浄するための超音波洗浄装置において、 内部が洗浄液の流通部に形成されるとともにその流通部
   に洗浄液を供給する供給口および流通部に供給された洗
   浄液が流出する流出口が形成された本体と、 この本体内部に形成された段部に周辺部を係合させると
   ともに上記流通部に一側面を露出させて設けられた振動
   板と、 この振動板とほぼ同じ大きさに形成され上記振動板の他
   側面に一側面が接合固定された振動子と、 この振動子の周辺部を押圧し上記振動板を上記段部に液
   密に接合させる押圧手段とを具備したことを特徴とする
   超音波振動装置。
2. 【請求項２】 上記振動子には第１の電極と第２の電極
   が形成され、上記第１の電極には第１の接触子が弾性的
   に接触し、上記第２の電極には上記押圧手段を構成する
   押圧部材が第２の接触子として接触することを特徴とす
   る請求項１記載の超音波洗浄装置。
3. 【請求項３】 上記本体は耐薬品性を備えた合成樹脂で
   形成され、上記振動板は耐薬品性を備えた材料で形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の超音波振動装
   置。