(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板状の被洗浄物の平面部の洗浄領域を洗浄するための洗浄装置であって、
前記被洗浄物を垂直にして保持することのできる保持機構と、
保持される被洗浄物を挟んで左右に配設され且つ水平方向に移動自在となって被洗浄物の洗浄領域の外側周囲をサンドイッチ状態で挟みつけて内部を洗浄空間部として密封封鎖することができる一対のクランプ枠と、
この密封封鎖される洗浄空間部内を真空引きすることのできる真空引き回路と、
洗浄液を貯留する貯留槽内の洗浄液から脱気することのできる洗浄液脱気機構と、
前記貯留槽内の脱気された洗浄液を前記洗浄空間部内に出し入れすることができる洗浄液出し入れ機構と、
一対の前記クランプ枠にサンドイッチ状態で挟みつけた前記被洗浄物の前記平面部に対向するように前記クランプ枠のうち一方側のクランプ枠内に設けられ且つ前記洗浄空間部内の洗浄液中にあってこの中に超音波を発振することのできる振動板と、
この振動板に取り付けられる超音波振動子と、を備え真空引きされた空間で超音波洗浄を行い得ることを特徴とする薄板状被洗浄物の洗浄装置。
【請求項２】
前記振動板が取り付けられたクランプ枠と反対側のクランプ枠のうち、前記洗浄空間部に対面する側には、超音波放射方向に対して水貯め部が設けられ、この水貯め部の奥側に超音波を反射する反射部材が設けられ、前記水貯め部は前記被洗浄物の位置で前記振動板から放射され且つ前記反射部材で反射された超音波の重なり合いで振幅を増幅させる厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の薄板状被洗浄物の洗浄装置。
【請求項３】
前記洗浄空間部には、被洗浄物にエアを吹き付けて乾燥させるためのエア供給回路が接続されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄板状被洗浄物の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば基板にハンダを印刷する際に使用されるメタルマスクなどの薄板状被洗浄物を洗浄する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板にハンダを印刷してプリント基板を作成する際、基板の上にメタルマスクを置いてその上からペースト状のハンダをスキージと呼ばれる道具で塗布し、メタルマスクに形成される穴を通してペースト状ハンダを流し込んで乾燥させ、基板に印刷するような方法が一般的であるが、この際、メタルマスクに付着するハンダを除去する技術として、溶剤を使用して残渣を剥離除去するような技術（例えば、特許文献１参照。）や、超音波で洗浄するような技術（例えば、特許文献２参照。）などが知られている。そして、後者の超音波で洗浄する技術は、メタルマスクを挟むように僅かな隙間を介して左右一対の超音波振動板を対向配置し、メタルマスクと超音波振動板との間隙に、上方から洗浄液を供給して自重で流下させ、洗浄液が流下する際に、超音波振動板を振動させて洗浄するとともに、下方に流下した洗浄液を吸引除去部で吸引するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９２０号公報
【特許文献２】特開２００９−９５７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記特許文献１のように、溶剤を使用してメタルマスクを洗浄するような方法は、作業に手間がかかると同時に洗浄効果に限度があるという問題があった。また、後者の特許文献２のように、左右一対の超音波振動板を設けるような方法は、実際に超音波が発振されているかどうかを判別することができずにその効果も不明であり、しかも、メタルマスクと超音波振動板との間隙が狭ければ狭いほど、超音波の発振状態がいわゆる空発振状態となり、洗浄効果が低下するとともに超音波振動子などに対する負荷が大きくなり、超音波振動子等が損傷しやすくなるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、メタルマスクのような薄板状被洗浄物を洗浄する際、付着する残渣等を完全に除去できるようにし、その際、洗浄装置の損傷等を招かないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明は、薄板状の被洗浄物の平面部の洗浄領域を洗浄するための洗浄装置において、前記被洗浄物を垂直にして保持することのできる保持機構と、保持される被洗浄物を挟んで左右に配設され且つ水平方向に移動自在となって被洗浄物の洗浄領域の外側周囲をサンドイッチ状態で挟みつけて内部を洗浄空間部として密封封鎖することができる一対のクランプ枠と、この密封封鎖される洗浄空間部内を真空引きすることのできる真空引き回路と、洗浄液を貯留する貯留槽内の洗浄液から脱気することのできる洗浄液脱気機構と、前記貯留槽内の脱気された洗浄液を前記洗浄空間部内に出し入れすることができる洗浄液出し入れ機構と、前記クランプ枠のうち一方側のクランプ枠に設けられ且つ前記洗浄空間部内の洗浄液中に超音波を発振することのできる振動板と、この振動板に取り付けられる超音波振動子から構成するようにした。
【０００７】
このように、水平方向に移動自在な一対のクランプ枠によって被洗浄物を挟み込むように洗浄空間部を形成して密封封鎖し、この洗浄空間部内を真空引きするとともに、真空引きした洗浄空間部内に脱気した洗浄液を導入して超音波洗浄する。そうすると、脱気した洗浄液によって洗浄効果が高まり、被洗浄物に付着する付着物等を完全に除去することができる。そして、洗浄が終えると洗浄空間部内の洗浄液を貯留槽内に戻す。そして、これを繰り返すが、この際、洗浄空間部は一対のクランプ枠によって開閉自在なため、例えば被洗浄物に付着する残渣等が洗浄空間部の所定箇所に溜まっていくような場合でも、定期的に洗浄空間部内の当該箇所を洗浄する等の処置が容易となり、確実に洗浄効果を高めることができる。
【０００８】
また本発明では、前記振動板が取り付けられたクランプ枠と反対側のクランプ枠のうち、前記洗浄空間部に対面する側に、超音波放射方向に対して所定厚みの水貯め部を設け、この水貯め部の奥側に超音波を反射する反射部材を設けるとともに、水貯め部内に、超音波の放射状態を検知する超音波検知手段を設けるようにした。
【０００９】
このように、洗浄空間部に対面する箇所に所定厚みの水貯め部を設ければ、放射された超音波振動が水貯め部に進入して空発振が防止され、洗浄効果が高まるとともに、超音波振動子等が損傷するような不具合を防止することができる。この際、所定厚みとしては、超音波が反射した際、往復の波が重なり合って被洗浄物の位置における振幅が増幅されるような厚みにすることが好ましい。また、超音波検知手段によって、超音波が放射されていることを確実に検査することができ、超音波振動子に作動不良等の不具合を検出して対処することができる。なお、超音波検知手段としては、例えば水貯め部内の水の音圧を測定する音圧測定器等を利用することができる。
【００１０】
また本発明では、前記洗浄空間部には、被洗浄物にエアを吹き付けて乾燥させるためのエア供給回路を接続するようにした。
【００１１】
そして、超音波洗浄が完了し、洗浄液出し入れ機構によって洗浄空間部から洗浄液を抜き取った後、エア供給回路によってエアを送り込むことにより、被洗浄物を乾燥させる。
【発明の効果】
【００１２】
保持機構によって被洗浄物を垂直にして保持し、左右一対のクランプ枠で被洗浄物を挟みつけて洗浄空間部として密封封鎖するとともに、この洗浄空間部内に脱気された洗浄液を導入し、一方側のクランプ枠に設けられた振動板を介して超音波振動を放射することにより、洗浄効果の高い洗浄を行うことができ、被洗浄物を綺麗に洗浄することができる。この際、洗浄空間部に対面する他方側のクランプ枠の所定箇所に水貯め部を設ければ、空発振が防止されて洗浄効果が高まるとともに、超音波振動子等が損傷するような不具合を防止することができ、反射部材を設けることによって、キャビテーションの衝撃効果を高めて洗浄効果を向上させることができる。また、超音波検知手段を設ければ、超音波が放射されていることを確実に検査することができ、超音波振動子に作動不良等の不具合を検出して対処することができる。そして、洗浄空間部に被洗浄物を乾燥させるためのエア供給回路を接続すれば、被洗浄物の洗浄から乾燥までの一連の作業を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る洗浄装置の内部を透視した三面図で、（ａ）は洗浄時に操作者が被洗浄物をセットする正面方向から見た装置の内部透視図、（ｂ）は（ａ）の中央を断面として側方から見た内部透視図、（ｃ）は上方から内部を透視した内部透視図である。
【図２】被洗浄物を挟んで配設される左右一対のクランプ枠で、（ａ）は被洗浄物としてのメタルマスクを開放した状態の説明図、（ｂ）はメタルマスクをサンドイッチ状態で挟みつけて内部を洗浄空間部として密封封鎖した状態図である。
【図３】本装置の配管系統の説明図である。
【図４】メタルマスクの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る洗浄装置は、例えば、メタルマスクのような薄板状被洗浄物を洗浄する際、超音波で洗浄することにより、付着する残渣等を完全に除去できるようにされ、その際、装置の耐久性等を損なうことがないように配慮されている。
【００１５】
すなわち、図４に示すように、メタルマスクＭは、現在の高密度化されたデジタル機器類の電子基板の製造において、ペースト状のはんだを基板に印刷する際に使用され、この実施例では、ステンレス等の薄板Ｍａにはんだを載せるランド形状に合わせた穴ｈがあけられており、この薄板Ｍａは周囲側縁に設けられた矩形状の枠体Ｍｂの一方側側面に取り付けられている。
【００１６】
そしてこのようなメタルマスクＭは、使用頻度が高まると、穴ｈの目詰まりが発生して印刷精度が低下するため定期的に洗浄して乾燥させる必要があり、本洗浄装置１は、このような薄板状被洗浄物を洗浄するための装置として構成されている。
【００１７】
本洗浄装置１は、図１に示すように、棚の中段部に配置される装置本体２と、棚の上段部に配置される超音波発振器３やタッチパネル４と、棚の下段部に配置される貯留槽としての真空脱気タンク５や洗浄液脱気機構６や後述する洗浄液出し入れ機構７（図３）を備えており、棚の背面側には、制御盤９が配設されている。また、図１には示していないが、装置本体２には、図３に示すようなエア供給や真空引きを行うためのエア供給・真空引き回路８が接続され、このエア供給・真空引き回路８によって後述する洗浄空間部内に乾燥させるためのエアを供給したり、洗浄空間部内を真空引きできるようにされている。
【００１８】
前記装置本体２は、図２に示すように、メタルマスクＭを垂直にして保持することのできる保持機構１０と、保持されるメタルマスクＭを挟んで両側に配置され、且つ上下のエアシリンダユニット１１ａ、１１ｂの作動によって水平方向に開閉自在な一対のクランプ枠１２ａ、１２ｂを備え、前記保持機構１０は、縦向きにしたメタルマスクＭの下縁の枠体Ｍｂを載置せしめて、正面側から奥側に向けて送り込むことのできるローラ列１３を備えており、またこのローラ列１３の周囲には、上方がコの字型に開放するレール１４ａが設けられて、メタルマスクＭの下縁の枠体Ｍｂの両側面を保持できるようにされ、また、メタルマスクＭの上縁の枠体Ｍｂの周囲には、下方がコの字型に開放するレール１４ｂが設けられて、メタルマスクＭの上縁の枠体Ｍｂの両側面を保持できるようにされている。
【００１９】
前記一対のクランプ枠１２ａ、１２ｂは、その形状がメタルマスクＭの形状に合わせて矩形状のボックス型にされるとともに、一方側のクランプ枠１２ａの対向面側には、振動板１５が取り付けられており、この振動板１５の裏側には、超音波振動を発振することのできる複数の超音波振動子１６が取り付けられており、これら超音波振動子１６によって周波数２５〜８０ＫＨｚの範囲で超音波を発振できるようにされている。
なお、これら複数の超音波振動子１６は、図１に示す超音波発振器３に接続されている。
【００２０】
また、他方側のクランプ枠１２ｂの対向面側には、超音波放射方向に対して所定厚みの水貯め部１７が設けられており、その前面部が、超音波を透過しやすいアルミ薄板とチタン薄板のカバー１９で覆われるとともに、その後面側には、超音波を反射することのできる反射部材としての反射板１８が設けられている。また、このクランプ枠１２ｂの背面側には、その先端が水貯め部１７内に臨んで、水中の音圧を測定することのできる音圧計２０が設けられており、この音圧計２０の測定した音圧により、超音波の放射状態を検知できるようにされている。
【００２１】
また、両クランプ枠１２ａ、１２ｂの対向前面側には、図２にも示すように、メタルマスクＭの枠体Ｍｂ部分に密着して当接可能なシール部材Ｓｂと、メタルマスクＭの薄板Ｍａのうち洗浄領域を囲うような位置に設けられて薄板Ｍａ部分に密着して当接可能なシール部材Ｓａが設けられており、図２（ａ）に示すように、エアシリンダユニット１１ａ、１１ｂの作動によってクランプ枠１２ａ、１２ｂがメタルマスクＭに向けて前進した場合、内側のシール部材Ｓａによって囲まれる空間部内が洗浄空間部Ｈとなって密封封鎖されるようにしている。
なお、洗浄空間部Ｈとして密封封鎖した状態において、振動板１５前面とメタルマスクＭとの間隔、および水貯め部１７前面とメタルマスクＭとの間隔を２ｍｍ程度にし、また、前記振動板１５と反射板１８との間隔が、例えば振動周波数が２５ＫＨｚの場合は、波長λを６０ｍｍとして、７５ｍｍ（１／４λ＋λ）程度になるよう、水貯め部１７の厚みを設定している。
【００２２】
また、このクランプ枠１２ａ、１２ｂの上部側の所定箇所には、洗浄空間部Ｈ内のエアを脱気したり、洗浄空間部Ｈ内に乾燥エアを送り込んだりすることのできる不図示のエア給排路が設けられており、また、クランプ枠１２ａ、１２ｂの下部側の所定箇所には、洗浄空間部Ｈ内に洗浄液を出し入れすることのできる不図示の洗浄液流通路が設けられており、この洗浄液流通路に接続される後述の洗浄液給排ライン２６（図３）の途中には、乾燥時のエアを真空引きするため後述の真空引きライン２５ｂ（図３）が接続されている。
【００２３】
次に、前記エア供給・真空引き回路８等について図３に基づき説明する。
前記したように、クランプ枠１２ａ、１２ｂの上部側の所定箇所には、洗浄空間部Ｈ内にエアを給排するエア給排路が設けられているが、エア供給・真空引き回路８は、これらエア給排路に接続するように構成されており、本実施例では、０．４ＭＰａ程度の加圧エアを供給することができる加圧エア源２２に接続されるエア供給ライン２３の途中が分岐して、そのうちの一本のライン２３ａが、洗浄後、乾燥時に洗浄空間部Ｈ内に吹き込まれるエア供給用としてクランプ枠１２ａ、１２ｂのエア給排路に接続され、他の一本のライン２３ｂが真空を発生させるための真空エジェクター２４に接続されている。
【００２４】
また、真空エジェクター２４の真空発生部に接続される真空引きライン２５もその途中が分岐して、そのうちの一本のライン２５ａが洗浄空間部Ｈの真空引きのためクランプ枠１２ａ、１２ｂのエア給排路に接続され、他の一本のライン２５ｂが、乾燥時に洗浄空間部Ｈ内のエアを脱気する脱気用として洗浄液給排ライン２６の出口付近に接続されている。なお、エア供給ライン２３ａの途中の所定箇所には、流通を制御ための制御弁２７を設けており、真空引きライン２５ａ、２５ｂの途中には真空切換え弁２８を設けている。
また、真空エジェクター２４には、エアを排気するための大気解放ライン２９を接続している。
【００２５】
次に、前記洗浄液脱気機構６と洗浄液出し入れ機構７について、図３に基づき説明する。
貯留槽としての前記真空脱気タンク５は、前記洗浄空間部Ｈの内部容量の約２．５倍程度の洗浄液を貯留するとともに、洗浄液脱気機構６は、平常時に真空脱気タンク５内の洗浄液を循環回路３３で循環させ、循環する洗浄液に含まれる溶存酸素等を所定量以下に脱気することができるようにされている。
そして、この真空脱気タンク５内の脱気された洗浄液は、洗浄液出し入れ機構７によって、メタルマスクＭを洗浄する際、洗浄空間部Ｈ内に所定量が導入され、洗浄が終えると、再び真空脱気タンク５内に戻されて再度洗浄液脱気機構６によって溶存酸素等が脱気されるように構成されている。
【００２６】
洗浄液脱気機構６は、前記循環回路３３の途中に配設される循環ポンプ３４や、真空脱気タンク５の上部に接続される真空引きライン３１や、この真空引きライン３１の途中に配設される真空ポンプ３２を備えており、循環回路３３は、真空脱気タンク５の下方部から抜き出した洗浄液を真空脱気タンク５の上方部からタンク内に戻すように洗浄液を循環させるとともに、洗浄液を真空脱気タンク５内に戻す際、タンク５内で噴霧状にして戻すようにしている。そして、この循環回路３３によって洗浄液を循環させている間、真空引きライン３１の真空ポンプ３２を作動させることによって、真空脱気タンク５内のエアを吸引し、洗浄液に含まれる溶存酸素等を脱気するようにしている。なお、脱気回路３３の途中には、熱交換器３５を配設している。
【００２７】
前記洗浄液出し入れ機構７は、前記洗浄空間部Ｈに接続される複数本（本実施例では二本）の洗浄液給排ライン２６の他端側を真空脱気タンク５に接続することによって構成され、ライン２６の途中を給液ライン２６ａと排液ライン２６ｂに分けて別々に構成し、真空脱気タンク５内の洗浄液を洗浄空間部Ｈ内に供給するときは、給液ライン２６ａを通し、洗浄空間部Ｈ内の洗浄後の洗浄液を真空脱気タンク５に戻すときは、排液ライン２６ｂを通るように構成している。これは、洗浄後の洗浄液には、ペースト状はんだのような異物が含まれているため、このような異物が給液時に洗浄空間部Ｈ内に入り込まないようにするためである。
【００２８】
このため、排液ライン２６ｂの途中には、バグフィルタ付のスラグ回収ポット３６を配設し、また、各ライン２６ａ、２６ｂの流通を制御する制御弁３７、３８を設けている。なお、前述のように、本実施例では、洗浄液給排ライン２６を二本に分岐させ、スラグ回収ポット３６の数を二個としている。
【００２９】
以上のような洗浄装置１の作用等について説明する。
まず、操作者は、被洗浄物としてのメタルマスクＭを装置にセットする。すなわち、メタルマスクＭの平面部を横向きにして、図１の正面側から下方のレール１４ａ内の手前のローラ列１３上に載置し、奥側に向けて送り込むことにより、保持機構１０によってメタルマスクＭを所定の位置に保持する。そして、所定の位置に保持されると、エアシリンダユニット１１ａ、１１ｂを作動させてクランプ枠１２ａ、１２ｂによってメタルマスクＭをサンドイッチ状態で挟みつけ、内部を密封封鎖して洗浄空間部Ｈを画成する。
【００３０】
洗浄空間部Ｈが密封封鎖されると、図３に示すエア供給・真空引き回路８のうち真空引きライン２５によって洗浄空間部Ｈ内が真空引きされ、所定の真空状態になると、洗浄液給排ライン２６の給液ライン２６ａの制御弁３７が開かれて、所定量の脱気された洗浄液が真空脱気タンク５から導入される。そして洗浄液が導入されると、超音波発振器３が作動して所定時間超音波洗浄が行われる。
【００３１】
そして洗浄が終えると、洗浄液給排ライン２６の排液ライン２６ｂの制御弁３８が開かれ、洗浄液は真空脱気タンク５内に吸引され戻される。その際、洗浄液に含まれるはんだのような異物はスラグ回収ポット３６に回収される。
【００３２】
次いで、メタルマスクＭの乾燥が行われる。すなわち、エア供給・真空引き回路８のうちエア供給ライン２３を通して加圧されたエアが洗浄空間部Ｈ内に送り込まれ、メタルマスクＭの乾燥が行われるとともに、乾燥に用いられたエアは、洗浄液給排ライン２６に接続される真空引きライン２５を通して排気される。
そして、メタルマスクＭの乾燥が終えると、クランプ枠１２ａ、１２ｂが後退してメタルマスクＭのクランプを解除し、メタルマスクＭが取り出される。
そしてこのような操作が繰り返される。
【００３３】
以上のような要領により、メタルマスクＭの洗浄が行われるが、超音波洗浄の途中で音圧計２０により超音波発振状態をモニターすることができ、異常時には、適切に処置できるため、確実な洗浄効果を期待することができる。
また、クランプ枠１２ｂの水貯め部１７により、空発振が防止できるため、超音波振動子１６などの故障防止に有効であり、洗浄効果も高めることができる。
【００３４】
なお、本発明は、以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば、薄板状の被洗浄物はメタルマスクＭに限定されるものではない。例えば、水貯め部１７の前面部を覆うカバー１９の素材は、アルミとチタン薄板に限られるものではなく、その他の素材でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
薄板状の被洗浄物を洗浄するにあたり、脱気した洗浄液を使用して洗浄効果の高い洗浄を行うことができるため、特にメタルマスクのような目詰まりを起こしやすい物の洗浄業界における今後の広い普及が期待される。
【符号の説明】
【００３６】
１…洗浄装置、３…超音波発振器、５…真空脱気タンク、６…洗浄液脱気機構、７…洗浄液出し入れ機構、８…エア供給・真空引き回路、１０…保持機構、１２ａ、１２ｂ…クランプ枠、１５…振動板、１６…超音波振動子、１７…水貯め部、１８…反射板、２０…音圧計、Ｈ…洗浄空間部、Ｍ…メタルマスク。
【図１】
0006550235.tif 000002
【図２】
0006550235.tif 000003
【図３】
0006550235.tif 000004
【図４】
0006550235.tif 000005