超声波清洗设备以及利用其的超声波清洗方法与流程

本发明涉及一种利用超声波对加工材料的表面进行清洗的超声波清洗设备及利用其的超声波清洗方法。

背景技术

激光加工设备利用特定的光学系统向加工材料照射自激光光源出射的激光束，由此执行如标记(marking)、蚀刻(etching)、冲孔(punching)、刻划(scribing)、切割(dicing)等的激光加工工艺。另一方面，在执行此种激光加工工艺后，会在加工材料的表面附着有因激光加工产生的污染物质。为了去除此种污染物质，使用利用包括超声波发生器的超声波清洗设备对加工材料的表面进行清洗的方法。然而，在现有的超声波清洗设备中，在加工材料受到污染的表面位于超声波发生器的相对侧的情形时，需旋转加工材料而较为烦杂，存在清洗设备的尺寸变大，因此而产生的清洗设备的制作费用也增加的问题。

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

本发明的实施例提供一种利用超声波对加工材料的表面进行清洗的超声波清洗设备及利用其的超声波清洗方法。

[解决问题的技术手段]

在本发明的一一方案中，

提供一种超声波清洗设备，其是利用超声波对加工材料的表面进行清洗的清洗设备，上述超声波清洗设备包括：

第一清洗单元，以可沿上下方向及水平方向移动的方式设置，包括向上述加工材料的上表面侧射出超声波的上部超声波发生器；以及

第二清洗单元，在进行清洗工艺时，在其内部设置上述加工对象物，包括向上述加工材料的下表面侧射出超声波的下部超声波发生器。

上述第一清洗单元可还包括向上述加工材料的彼此相对的两侧面侧射出超声波的侧面超声波发生器。

上述第一清洗单元可还包括：第一侧面超声波发生器，向上述加工材料的彼此相对的第一两侧面侧射出超声波；以及第二侧面超声波发生器，向上述加工材料的彼此相对的第二两侧面侧射出超声波。

上述第二清洗单元可还包括：容器；以及清洗液，填充至上述容器的内部，以便浸泡上述加工材料。例如，上述清洗液可包括去离子水(diwater)。

上述下部超声波发生器可设置至上述容器的底部，上述加工材料设置至上述下部超声波发生器上。此处，上述加工材料能够以通过支持台而远离上述下部超声波发生器的上表面的方式设置。上述加工材料可安装至治具(jig)而设置至上述容器的内部。

在进行清洗工艺时，上述上部超声波发生器能够以与上述清洗液接触的方式设置。

在本发明的另一方案中，

提供一种超声波清洗方法，其是利用超声波清洗设备对加工材料的表面进行清洗，上述超声波清洗设备包括：第一清洗单元，以可沿上下方向及水平方向移动的方式设置，包括上部超声波发生器；以及第二清洗单元，包括下部超声波发生器；上述超声波清洗方法包括如下步骤：

上述上部超声波发生器向上述加工材料的上表面侧射出超声波而对上述加工材料的上表面进行清洗的步骤；以及

上述下部超声波发生器向上述加工材料的下表面侧射出超声波而对上述加工材料的下表面进行清洗的步骤。

可同时或依次清洗上述加工材料的上表面及下表面。

上述第二清洗单元可还包括容器及填充至上述容器的内部的清洗液。

上述超声波清洗方法可还包括如下步骤：以远离上述第二清洗单元的方式移动上述第一清洗单元的步骤；将上述加工材料设置至上述容器的上述清洗液的内部的步骤；以及向上述第二清洗单元侧移动上述第一清洗单元的步骤。

上述加工材料能够以远离上述下部超声波发生器的上表面的方式设置。上述加工材料可安装至治具(jig)而设置至上述容器的内部。

上述上部超声波发生器能够以通过向上述第二清洗单元侧移动上述第一清洗单元而与上述清洗液接触的方式设置。

上述第一清洗单元可还包括侧面超声波发生器，上述超声波清洗方法还包括上述侧面超声波发生器向上述加工材料的彼此相对的两侧面侧射出超声波而对上述加工材料的两侧面进行清洗的步骤。

上述第一清洗单元可还包括第一侧面超声波发生器及第二侧面超声波发生器，上述超声波清洗方法还包括如下步骤：上述第一侧面超声波发生器向上述加工材料的彼此相对的第一两侧面侧射出超声波而对上述第一两侧面进行清洗，上述第二侧面超声波发生器向上述加工材料的彼此相对的第二两侧面侧射出超声波而对上述第二两侧面进行清洗。

[发明效果]

根据本实施例，可由第一清洗单元的上部超声波发生器对加工材料的上表面进行清洗，由第二清洗单元的下部超声波发生器对加工材料的下表面进行清洗。并且，也可还利用第一清洗单元的侧面超声波发生器对加工材料的侧面进行清洗。因此，在超声波清洗过程中，无需为了对受到污染的表面进行清洗而旋转或移动加工材料，可同时或依次对加工材料的上表面、下表面及第一两侧面进行清洗。并且，可不追加另外的设备而清洗加工材料的所有表面，因此可较小地制作清洗设备，也可减少上述清洗设备的制作费用。

附图说明

图1是表示本发明的例示性的实施例的超声波清洗设备的立体图。

图2是表示图1的第一清洗单元的上部超声波发生器与侧面超声波发生器以及第二清洗单元的下部超声波发生器的立体图。

图3是沿图2的a-a'线观察所得的剖面图。

图4是表示图1的第二清洗单元的立体图。

图5a是表示安装于治具(jig)的加工材料的图。

图5b是放大表示图5a所示的加工材料的图。

图6a至图6d是说明利用图1所示的超声波清洗设备对加工材料进行清洗的方法的图。

图7是表示本发明的另一例示性的实施例的超声波清洗设备的立体图。

图8是表示图7的第一清洗单元的上部超声波发生器以及第二清洗单元的下部超声波发生器的立体图。

图9是沿图3的b-b'线观察所得的剖面图。

图10是表示图7的第二清洗单元的立体图。

图11是表示本发明的又一例示性的实施例的超声波清洗设备的立体图。

图12是表示图7的第一清洗单元的上部超声波发生器、第一侧面超声波发生器与第二侧面超声波发生器以及第二清洗单元的下部超声波发生器的立体图。

图13a是沿图12的c-c'线观察所得的剖面图。

图13b是沿图12的d-d'线观察所得的剖面图。

图14是表示图11的第二清洗单元的立体图。

具体实施方式

以下，参照说明书附图，详细地对本发明的实施例进行说明。以下所例示的实施例并不限定本发明的范围，而是为了向在本技术领域内具有常识者说明本发明而提供。在图中，相同的参照符号表示相同的构成要素，为了说明的明确性，可夸张地表示各构成要素的尺寸或厚度。并且，在说明为特定的物质层存在于基板或其他层时，上述物质层能够以与基板或其他层直接接触的方式存在，也可在上述物质层与上述基板或上述其他层之间存在其他第三层。另外，在以下实施例中，构成各层的物质仅为示例，除此之外，也可使用其他物质。

图1是表示本发明的例示性的实施例的超声波清洗设备的立体图。图2是表示图1的第一清洗单元的上部超声波发生器及侧面超声波发生器、与第二清洗单元的下部超声波发生器的立体图，图3是沿图2的a-a'线观察所得的剖面图。另外，图4是表示图1的第二清洗单元的立体图。

参照图1至图4，超声波清洗设备(100)包括：第一清洗单元(110)；以及第二清洗单元(120)，设置至上述第一清洗单元(110)的下部。第一清洗单元(110)对加工材料(w)的上表面及两侧面进行清洗。图5a是表示安装于治具(jig)的加工材料(w)的图，图5b是放大表示图5a所示的加工材料(w)的图。参照图5a及图5b，安装于治具(s)的加工材料(w)包括在z方向上彼此相对的上表面(s1)及下表面(s2)、在y方向上彼此相对的第一两侧面(s3)、及在x方向上彼此相对的第二两侧面(s4)。

第一清洗单元(110)设置至第二清洗单元(120)的上部，例如在图5b中，可对加工材料的z方向上的上表面(s1)及y方向上的第一两侧面(s3)进行清洗。为此，第一清洗单元(110)可包括上部超声波发生器(111)及侧面超声波发生器(112)。

上部超声波发生器(111)可发挥向加工材料(w)的上表面(s1，图5b中的z方向上的上表面)侧射出超声波而对加工材料(w)的上表面(s1)进行清洗的作用。另外，侧面超声波发生器(112)可发挥向加工材料(w)的彼此相对的第一两侧面(s3，图5b中的y方向上的第一两侧面)侧射出超声波而对加工材料(w)的第一两侧面(s3)进行清洗的作用。此种侧面超声波发生器(112)可分别设置至上部超声波发生器(111)的y方向上的两侧下部。

包括上部超声波发生器及侧面超声波发生器(111，112)的第一清洗单元(110)能够以可相对于第二清洗单元(120)沿上下方向及水平方向移动的方式设置。具体而言，第一清洗单元(110)能够以如下方式设置：可相对于第二清洗单元(120)沿z方向上升或下降，沿x方向前进或后退。

第二清洗单元(120)设置至第一清洗单元(110)的下部而对加工材料(w)的下表面(s2，图5b中的z方向上的下表面)进行清洗。此种第二清洗单元(120)可包括：容器(150)；下部超声波发生器(121)，设置至上述容器(150)的底部；以及清洗液(160)，填充至容器(150)的内部。此处，在进行超声波清洗时，加工材料(w)可设置至下部超声波发生器(121)上。具体而言，加工材料(w)能够以通过支持台(155)而远离下部超声波发生器(121)的上表面特定间隔的方式设置。并且，加工材料(w)可安装至治具(s)而设置至下部超声波发生器(121)上。

清洗液(160)能够以浸泡加工材料(w)的方式填充至容器(150)的内部。此种清洗液(160)例如可包括去离子水(diwater)，但并不限定于此。另一方面，能够以如下方式设置：在进行超声波清洗时，第一清洗单元(110)下降而使上部超声波发生器(111)及侧面超声波发生器(112)与清洗液(160)接触。下部超声波发生器(121)可发挥向加工材料(w)的下表面(s2，图5b中的z方向上的下表面)侧射出超声波而对加工材料(w)的下表面(s2)进行清洗的作用。

如上所述的构造的超声波清洗设备(100)在进行超声波清洗时，如图3所示那样配置第一清洗单元及第二清洗单元(110，120)，在以此方式配置的状态下，第一清洗单元(110)的上部超声波发生器(111)及侧面超声波发生器(112)分别向加工材料(w)的上表面(s1)及第一两侧面(s3)射出超声波，第二清洗单元(120)的下部超声波发生器(121)向加工材料(w)的下表面(s2)侧射出超声波。由此，可同时或依次对加工材料(w)的上表面(s1)、下表面(s2)及在y方向上彼此相对的第一两侧面(s3)进行清洗。

以下，详细地对利用图1至图4所示的超声波清洗设备(100)对加工材料(w)的表面进行清洗的过程进行说明。图6a至图6d是说明利用图1所示的超声波清洗设备(100)对加工材料(w)的受到污染的表面进行清洗的方法的图。图6a、图6b及图6d是表示x-z平面上的剖面的图，图6c是表示y-z平面上的剖面的图。

参照图6a，第一清洗单元(110)在沿z方向朝向上部移动后，向-x方向水平移动。由此，第二清洗单元(120)打开，在以此方式打开第二清洗单元(120)的状态下，堆载有加工材料(w)的治具(s)设置至第二清洗单元(120)的下部超声波发生器(121)上。此处，加工材料(w)能够以浸泡至清洗液(160)的方式设置。

参照图6b，于在下部超声波发生器(121)上设置欲进行清洗的加工材料(w)后，第一清洗单元(110)向第二清洗单元(120)的内侧移动。具体而言，第一清洗单元(110)在沿x方向水平移动后，向-z方向下降。此处，第一清洗单元(110)的上部超声波发生器及侧面超声波发生器(111，112)与清洗液(160)接触。

参照图6c，在图6b所示的状态下，自第一清洗单元(110)的上部超声波发生器与侧面超声波发生器(111，112)以及第二清洗单元(120)的下部超声波发生器(121)射出超声波。为了更明确地表示上部超声波发生器(111)、侧面超声波发生器(112)及下部超声波发生器(121)射出超声波的情况，方便起见，在图6c中表示有y-z平面上的剖面。

在此种超声波清洗过程中，上部超声波发生器(111)、侧面超声波发生器(112)及下部超声波发生器(121)可同时射出超声波。然而，并非必须限定于此，上部超声波发生器(111)、侧面超声波发生器(112)及下部超声波发生器(121)也可依次射出超声波。

上部超声波发生器(111)可通过向加工材料(w)的上表面(s1)侧射出超声波而对加工材料(w)的上表面(s1)进行清洗，侧面超声波发生器(112)可通过向加工材料(w)的第一两侧面(s3)侧射出超声波而对加工材料(w)的第一两侧面(s3)进行清洗。另外，下部超声波发生器(121)可通过向加工材料(w)的下表面(s2)侧射出超声波而对加工材料(w)的下表面(s2)进行清洗。

参照图6d，在对加工材料(w)的表面进行清洗后，第一清洗单元(110)沿z方向朝向上部移动，之后向-x方向水平移动。由此，第二清洗单元(120)会打开，在以此方式打开第二清洗单元(120)的状态下，向外部取出堆载于治具(s)的加工材料(w)。

如上所述，根据本实施例，可由第一清洗单元(110)的上部超声波发生器及侧面超声波发生器(111，112)对加工材料(w)的上表面(s1)及第一两侧面(s3)进行清洗，由第二清洗单元(120)的下部超声波发生器(121)对加工材料(w)的下表面(s2)进行清洗。由此，在超声波清洗过程中，无需为了对受到污染的表面进行清洗而旋转或移动加工材料(w)，可同时或依次对加工材料(w)的上表面(s1)、下表面(s2)及第一两侧面(s3)进行清洗。并且，可无另外的设备而清洗加工材料(w)的表面，因此可较小地制作清洗设备，也可减少其制作费用。

图7是表示本发明的另一例示性的实施例的超声波清洗设备的立体图。图8是表示图7的第一清洗单元的上部超声波发生器及第二清洗单元的下部超声波发生器的立体图，图9是沿图3的b-b'线观察所得的剖面图。另外，图10是表示图7的第二清洗单元的立体图。

参照图7至图10，超声波清洗设备(200)包括：第一清洗单元(210)；以及第二清洗单元(220)，设置至上述第一清洗单元(210)的下部。第一清洗单元(210)对加工材料(w)的上表面(s1，图5b中的z方向上的上表面)进行清洗，设置于第二清洗单元(220)的上部。此种第一清洗单元(210)可包括上部超声波发生器(211)。

上部超声波发生器(211)可发挥向加工材料(w)的上表面(s1，图5b中的z方向上的上表面)侧射出超声波而对加工材料(w)的上表面(s1)进行清洗的作用。包括此种上部超声波发生器(211)的第一清洗单元(210)能够以可相对于第二清洗单元(220)沿上下方向及水平方向移动的方式设置。

第二清洗单元(220)设置至第一清洗单元(210)的下部而对加工材料(w)的下表面(s2，图5b中的z方向上的下表面)进行清洗。第二清洗单元(220)可包括：容器(250)；下部超声波发生器(221)，设置至上述容器(250)的底部；以及清洗液(260)，填充至容器(250)的内部。加工材料(w)能够以通过支持台(255)而远离下部超声波发生器(221)的上表面特定间隔的方式设置。并且，加工材料(w)可安装至治具(s)而设置至下部超声波发生器(221)上。

清洗液(260)能够以浸泡加工材料(w)的方式填充至容器(250)的内部。能够以如下方式设置：在进行超声波清洗时，第一清洗单元(210)下降而上部超声波发生器(211)与清洗液(260)接触。下部超声波发生器(221)可发挥向加工材料(w)的下表面(s2)侧射出超声波而对加工材料(w)的下表面(s2)进行清洗的作用。

如上所述的构造的超声波清洗设备(200)在进行超声波清洗时，如图9所示那样配置第一清洗单元及第二清洗单元(210，220)，在以此方式配置的状态下，第一清洗单元(210)的上部超声波发生器(211)向加工材料(w)的上表面(s1)侧射出超声波，第二清洗单元(220)的下部超声波发生器(221)向加工材料(w)的下表面(s2)侧射出超声波。由此，可同时或依次对加工材料(w)的上表面(s1)及下表面(s2)进行清洗。

在本实施例中，利用图7至图10所示的超声波清洗设备(200)对加工材料(w)的表面进行清洗的过程仅清洗加工材料(w)的上表面(s1)及下表面(s2)，除此之外，与图6a至图6d所示的清洗过程相同。因此，省略详细说明。

如上所述，根据本实施例，可由第一清洗单元(210)的上部超声波发生器(211)对加工材料(w)的上表面(s1)进行清洗，由第二清洗单元(220)的下部超声波发生器(221)对加工材料(w)的下表面(s2)进行清洗。由此，在超声波清洗过程中，无需为了对受到污染的表面进行清洗而旋转或移动加工材料(w)，可同时或依次对加工材料(w)的上表面(s1)及下表面(s2)进行清洗。

图11是表示本发明的另一例示性的实施例的超声波清洗设备的立体图。图12是表示图11的第一清洗单元的上部侧面超声波发生器、第一侧面超声波发生器及第二侧面超声波发生器以及第二清洗单元的下部超声波发生器的立体图，图13a是沿图12的c-c'线观察所得的剖面图，图13b是沿图12的d-d'线观察所得的剖面图。另外，图14是表示图11的第二清洗单元的立体图。

参照图7至图14，超声波清洗设备(300)包括：第一清洗单元(310)；以及第二清洗单元(320)，设置至上述第一清洗单元(310)的下部。第一清洗单元(310)对设置于第二清洗单元(320)的上部的加工材料(w)的上表面(s1，图5b中的z方向上的上表面)、第一两侧面(s3，图5b中的y方向上的两侧面)及第二两侧面(s4，图5b中的x方向上的两侧面)进行清洗。

第一清洗单元(310)可包括上部超声波发生器(311)、第一侧面超声波发生器(312)及第二侧面超声波发生器(313)。上部超声波发生器(311)可发挥向加工材料(w)的上表面(s1)侧射出超声波而对加工材料(w)的上表面(s1)进行清洗的作用。

第一侧面超声波发生器(312)可发挥向加工材料(w)的第一两侧面(s3)侧射出超声波而对加工材料(w)的第一两侧面(s3)进行清洗的作用。此种第一侧面超声波发生器(312)可设置至上部超声波发生器(311)的y方向上的两侧下部。另外，第二侧面超声波发生器(313)可发挥向加工材料(w)的第二两侧面(s4)侧射出超声波而对加工材料(w)的第二两侧面(s4)进行清洗的作用。此种第二侧面超声波发生器(313)可设置至上部超声波发生器(311)的x方向上的两侧下部。包括此种上部超声波发生器(311)、第一侧面超声波发生器(312)及第二侧面超声波发生器(313)的第一清洗单元(310)能够以可相对于第二清洗单元(320)沿上下方向及水平方向移动的方式设置。

第二清洗单元(320)设置至第一清洗单元(310)的下部而对加工材料(w)的下表面(s2，图5b中的z方向上的下表面)进行清洗。此种第二清洗单元(320)可包括：容器(350)；下部超声波发生器(321)，设置至上述容器(350)的底部；以及清洗液(360)，填充至容器(350)的内部。加工材料(w)能够以通过支持台(355)而远离下部超声波发生器(321)的上表面特定间隔的方式设置。并且，加工材料(w)可安装至治具(s)而设置至下部超声波发生器(321)上。

清洗液(360)可填充至容器(350)的内部，以便浸泡加工材料(w)。能够以如下方式设置：在进行超声波清洗时，第一清洗单元(310)下降而上部超声波发生器(311)、第一侧面超声波发生器(312)及第二侧面超声波发生器(313)与清洗液(360)接触。另外，下部超声波发生器(321)可发挥向加工材料(w)的下表面(s2)侧射出超声波而对加工材料(w)的下表面(s2)进行清洗的作用。

如上所述的构造的超声波清洗设备(300)在进行超声波清洗时，如图13a及图13b所示那样配置第一清洗单元及第二清洗单元(310，320)，在以此方式配置的状态下，第一清洗单元(310)的上部超声波发生器(311)向加工材料(w)的上表面(s1)侧射出超声波，第一侧面超声波发生器(312)向加工材料(w)的第一两侧面(s3)侧射出超声波，第二侧面超声波发生器(313)向加工材料(w)的第二两侧面(s4)侧射出超声波。另外，第二清洗单元(320)的下部超声波发生器(321)向加工材料(w)的下表面(s2)侧射出超声波。由此，可对加工材料(w)的所有表面进行清洗。具体而言，可同时或依次对加工材料(w)的上表面(s1)、第一两侧面(s3)、第二两侧面(s4)及下表面(s2)进行清洗。

在本实施例中，利用图11至图14所示的超声波清洗设备(300)对加工材料(w)的表面进行清洗的过程仅清洗加工材料(w)的上表面(s1)、第一两侧面(s3)、第二两侧面(s4)及下表面(s2)，除此之外，与图6a至图6d所示的清洗过程相同。因此，省略详细说明。

如上所述，根据本实施例，可由第一清洗单元(310)的上部超声波发生器(311)对加工材料(w)的上表面(s1)进行清洗，由第一侧面超声波发生器(312)对加工材料(w)的第一两侧面(s3)进行清洗，由第二侧面超声波发生器(313)对加工材料(w)的第二两侧面(s4)进行清洗。另外，可由第二清洗单元(320)的下部超声波发生器(321)对加工材料(w)的下表面(s2)进行清洗。由此，在超声波清洗过程中，无需为了对受到污染的表面进行清洗而旋转或移动加工材料(w)，可同时或依次对加工材料(w)的所有表面进行清洗。并且，可不追加另外的设备而对加工材料(w)的表面进行清洗，因此可较小地制作清洗设备，也可减少其制作费用。

以上，对本发明的实施例进行了说明，但上述实施例仅为示例，在本技术领域内具有常识者应理解，可根据上述实施例实现各种变形及其他等同的实施例。