JPH0684878A - 蒸発分子活性式真空乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体，電気部品，基板，超精密
部品等の水溶性洗浄における蒸発分子活性式真空乾燥方
法に関し、乾燥状態を高度に確保しつつ、水溶性洗浄に
おけるワークの乾燥時間を短くすることを目的とする。 【構成】 密閉容器内を真空にする真空工程と、真空工
程の完了後加熱された気体を密閉容器内に充満する加熱
工程とを１セットとして、複数セット繰り返してワーク
を乾燥させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体，電気部品，基
板，超精密部品等の水溶性洗浄における蒸発分子活性式
真空乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体，電気部品，基板，超精密部品等
の洗浄溶剤として使用されているフロン，トリクロルエ
タン等が使用禁止になることに伴い、水溶性洗浄が主流
を占めつつある。しかし、水溶性洗浄では、乾燥が大き
な問題で、現在も水溶性洗浄への移行が遅々として進ん
でいない。従来の乾燥方法としては、（１）ワークを高
速で振ることにより水分を振り切ってワークを乾燥させ
るスピン乾燥、（２）空気を吹き付けることにより水分
を飛ばしてワークを乾燥させるエアーナイフ乾燥、
（３）温風を吹き付けることによりワークを乾燥させる
温風乾燥、（４）雰囲気を真空にして蒸発を促進させる
真空乾燥、（５）反射熱，輻射熱による加熱を併用する
加熱型真空乾燥の各方式が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の各乾
燥方法の中で、（４）の真空乾燥，（５）の加熱型真空
乾燥は、乾燥状態を高度に確保できる点から良いとされ
ているものの、（４）の真空乾燥においては、ワークか
ら水分が蒸発する際に蒸発潜熱が奪はれてワークが冷や
され、乾燥し難くなり、乾燥に時間がかかる。

【０００４】また、（５）の加熱型真空乾燥において
は、ワークが冷えないように、ワークを加温しながら真
空にすることにより、一層の蒸発が促進される。しか
し、熱を伝える媒体としての気体がないので、熱伝播手
段として反射熱，輻射熱のみしか利用できず、そのた
め、ワークに対する熱伝達効率が悪く、また、ワークの
照射部分における温度上昇に比して非照射部分における
温度上昇は少なく、依然としてワークの温度が低く、乾
燥し難く、乾燥に時間がかかる。

【０００５】要するに、両真空乾燥では、ともに、乾燥
に時間がかかり、著しい時には乾燥しなかったり或いは
乾燥染みが発生することがある。特に、細い間隔のある
ワーク，注射針等の極細管の内部，薄い金属の板の重な
った隙間におけるワークの乾燥が不充分となる。

【０００６】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、乾燥状態を高度に確保し
つつ、水溶性洗浄におけるワークの乾燥時間を短くする
ことができる蒸発分子活性式真空乾燥方法を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、密閉容器内を
真空にする真空工程と、真空工程の完了後加熱された気
体を密閉容器内に充満する加熱工程とを１セットとし
て、複数セット繰り返してワークを乾燥させることを特
徴とする。

【０００８】

【作用】本発明においては、密閉容器内を真空にする真
空工程と、真空工程の完了後加熱された気体を密閉容器
内に充満する加熱工程とを１セットとして、複数セット
繰り返してワークを乾燥させる。

【０００９】真空工程では、雰囲気を真空にすると、沸
点が下がり、水分の蒸発が促進し、ワークの隙間や細管
（ワーク）の内部から水分が浸出してくるが、蒸発潜熱
を奪はれてワークが冷え、水分の蒸発速度はどんどん下
がっていく。

【００１０】そして、加熱工程では、加熱された気体が
密閉容器に充満されると、加熱された気体分子は、自由
な分子運動により、ワークや水分子に衝突し、密閉容器
内のワークの温度が上昇し、水分の蒸発が促進され、ワ
ークが乾燥される。ワークの隙間や細管（ワーク）の内
部から浸出した水分も蒸発される。

【００１１】即ち、加熱された気体分子は、細管（ワー
ク）の内部やワークの隙間に入り込んで水分子と熱交換
をしたり、水分子との衝突で水分子を細管（ワーク）の
内部やワークの隙間から他の場所に追いやったりし、そ
の上、ワークの温度上昇も速まり、乾燥が促進される。

【００１２】そして、加熱工程の後真空工程に再び戻る
が、この真空工程が必要な理由は、以下による。上述の
ように、加熱工程で、温度が高い状態下での蒸発が促進
されるが、特に、細管（ワーク）やワークの隙間の部分
では、気体分子により水分子の運動が妨げられ、飽和状
態またはそれに近い状態に至ると考えられる。

【００１３】勿論、水分子はその分子運動により、気体
中に拡散はするものの、その拡散速度は遅くなってく
る。再び、雰囲気を真空に排気することにより、飽和蒸
気圧が除かれ、加熱されたワークの温度は、真空排気中
には既に、その気圧下での沸点以上の温度（１〜１．５
倍）になっているので、速やかに乾燥が進む。同時に、
前回残されたワークの水分も加熱気体の流出と同時にワ
ークの表に浸出してくる。

【００１４】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１，図２は本発明の実施例に係わる蒸発分子
活性式真空乾燥方法を適用した乾燥システムを示す。

【００１５】図において、符号１は所定の高さのコンベ
ヤラインで、このコンベヤライン１の上流側には、第１
乾燥装置として、エアーナイフ乾燥装置２が配置され、
下流側には第２乾燥装置として、蒸発分子活性式真空乾
燥装置３が配置されている。

【００１６】エアーナイフ乾燥装置２は、上部にエアー
ノズル４Ａを、下部にエアーノズル４Ｂを有している。
蒸発分子活性式真空乾燥装置３は、ワークＷを乗せる置
台５を有し、この置台５の上方に、下方を開口した被せ
容器６が、支持体７に設けたシリンダ８により昇降自在
に設けられている。

【００１７】被せ容器６の上面には、気体リーク用電磁
弁９が装着され、被せ容器６の内部には、複数の赤外線
ヒータ１０が装着されている。各赤外線ヒータ１０には
反射板１１が取り付けられている。また、被せ容器６の
側面には、真空計１２及び圧力計１３が取り付けられて
いる。

【００１８】また、置台５の下方には加熱気体用熱交換
器１４が配置され、この加熱気体用熱交換器１４の側面
には気体入口１４Ａが形成され、上面には気体供給用電
磁弁１５が装着されている。

【００１９】１６は真空ポンプで、その上面に排気孔１
６Ａ及び吸入孔１６Ｂを有し、真空ポンプ１６の真空ポ
ンプ用電磁弁１７は、置台５の下面に装着されている。
次に、本実施例の作用を説明する。

【００２０】先ず、ワークＷがコンベヤライン１によ
り、エアーナイフ乾燥装置２に搬送され、エアーナイフ
乾燥装置２では、エアーノズル４Ａ，４Ｂにより、空気
がワークＷに吹き付けられ、水分が飛ばされる。なお、
ワークＷとしては、例えば、半導体，電器部品，基板や
その他超精密部品が挙げられる。

【００２１】次いで、ワークＷは、コンベヤライン１上
を滑り、置台５上に搬送され、この置台５上に被せ容器
６が下降する。これにより、ワークＷは置台５と被せ容
器６で囲まれた密閉容器内に収容される。

【００２２】しかして、密閉容器内を真空にする真空工
程と、真空工程の完了後加熱された気体を密閉容器内に
充満する加熱工程とを１セットとして、複数セット繰り
返してワークＷが乾燥される。その順序は、タイマーに
より、加熱気体用熱交換器１４の作動，気体供給用電磁
弁１５の開閉，気体リーク用電磁弁９の開閉，真空ポン
プ１５の作動，真空ポンプ用電磁弁１７の開閉のタイミ
ングを制御することにより行なわれる。

【００２３】真空工程は、真空ポンプ用電磁弁１７を開
いて真空ポンプ１５の運転動作により密閉容器内を吸引
してなり、密閉容器内が１ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨｇの
真空になる。加熱工程は、加熱気体用熱交換器１４から
１気圧以上の加熱された窒素（気体）を気体供給用電磁
弁１５を介して密閉容器内に供給してなり、ワークＷが
４０℃〜１５０℃に加熱される。なお、窒素の圧力は、
気体リーク用電磁弁９で調整される。

【００２４】真空工程では、真空ポンプ１６により、雰
囲気を真空にすると、沸点が下がり（例えば１００ｍｍ
Ｈｇでは約５２℃，３０ｍｍＨｇでは約３０℃）、水分
の蒸発が促進され、ワークＷの隙間や細管（ワークＷ）
の内部から水分が浸出してくるが、蒸発潜熱を奪はれて
ワークＷが冷え、雰囲気は飽和状態に至り、水分の蒸発
が起こらなくなる。なお、赤外線ヒータ１０により副射
熱がワークＷ上に照射されているが、密閉容器内は真空
になっているので、雰囲気の温度上昇は不充分である。
しかも、ワークの照射部分における温度上昇に比して非
照射部分における温度上昇は少なくっている。

【００２５】そして、加熱工程では、赤外線ヒータ１０
により副射熱がワークＷ上に照射されるとともに、加熱
気体用熱交換器１４により加熱された窒素が密閉容器に
充満されると、加熱された窒素分子は、自由な分子運動
により、ワークＷや水分子に衝突し、密閉容器内のワー
クＷの温度が上昇するとともに、雰囲気も非飽和状態と
なり、水分の蒸発が促進され、ワークＷが乾燥される。
ワークＷの隙間や細管（ワークＷ）の内部から浸出した
水分も蒸発される。なお、ワークＷの照射部分における
温度上昇のみならず、非照射部分における温度上昇も顕
著である。

【００２６】即ち、加熱された窒素分子は、細管（ワー
クＷ）の内部やワークＷの隙間に入り込んで水分子と熱
交換をしたり、水分子との衝突で水分子を細管（ワーク
Ｗ）の内部やワークＷの隙間から他の場所に追いやった
りして、ワークＷの温度上昇がなされ、乾燥が促進され
る。

【００２７】そして、加熱工程の後真空工程に再び戻る
が、この真空工程が必要な理由は、以下による。上述の
ように、加熱工程で、温度が高い状態下での蒸発が促進
されるが、特に、細管（ワークＷ）やワークＷの隙間の
部分では、窒素分子により水分子の運動が妨げられ、飽
和状態またはそれに近い状態に至ると考えられる。

【００２８】勿論、水分子はその分子運動により、窒素
中に拡散はするものの、その拡散速度は遅くなってく
る。再び、雰囲気を真空に排気することにより、飽和蒸
気圧が除かれ、加熱されたワークの温度は、真空排気中
には既に、その気圧下での沸点以上の温度（１〜１．５
倍）になっているので、速やかに乾燥が進む。同時に、
前回残されたワークの水分も加熱気体の流出と同時にワ
ークの表に浸出してくる。

【００２９】なお、気体分子として窒素分子を用いてい
るので、密閉容器内の酸化が防止されている。上述のよ
うに、蒸発分子活性式真空乾燥装置３により、ワークＷ
は乾燥された後、被せ容器６を上昇させ、コンベヤライ
ン１の搬出コンベヤ１Ａ上に送られる。

【００３０】次に、上記作用の実験例を図３に基づいて
説明する。図３において、符号２１はデシケータで、こ
のデシケータ２１の両側には、能力５００Ｗの第１赤外
線ランプ２２及び能力５００Ｗの第２赤外線２３がデシ
ケータ２１に向けて配置されている。デシケータ２１に
は、真空計２１Ａ及び温度計２１Ｂが装着されている。

【００３１】デシケータ２１には供給管２４が接続さ
れ、その途中には能力２ＫＷの熱交換用ヒータ２５が装
着され、その先端には窒素供給量を任意に可変可能な窒
素ボンベ２６が装着されている。

【００３２】供給管２４の、デシケータ２１と熱交換用
ヒータ２５の間の部分には、吸込み管２７を介して真空
ロータリポンプ２８（排気速度５０リットル／ｍｉｎ）
が装着されている。

【００３３】そして、実験の試料として、大きさ１８０
ｍｍ×３０ｍｍ，厚さ３８μｍのリードフレーム片を１
００枚重ねたリードフレームＲを準備し、リードフレー
ムＲを２分間超音波洗浄した後、同一治具にセットして
デシケータ２１の中に収める。

【００３４】以下のように３つの乾燥条件（１），
（２），（３）による乾燥テストを実施し、それらの乾
燥の状況をチェックした。乾燥条件（１）においては、
赤外線ランプ２２，２３を照射せず、真空ロータリポン
プ２８のみによる作動を行う。

【００３５】この場合、小さな水滴がなかなか消えず、
４分程度するとリードフレームＲの表面が凍って白くな
ってくる。即ち、真空のみによる乾燥では水分をリード
フレームＲから除去できない。

【００３６】乾燥条件（２）においては、赤外線ランプ
２２，２３を照射するとともに、真空ロータリポンプ２
８の作動を行なう。この場合、リードフレームＲの外側
の表面から小さな水滴は徐々に小さくなっていくが、な
かなか消えない。水滴は４分３０秒で消えた。この時真
空度は約１ｍｍＨｇであった。デシケータ２１の蓋を開
いてリードフレームＲの重なっている各リードフレーム
片の間の乾燥状態をみると、殆ど乾燥せず、水滴が残っ
ていた。この時、赤外線が温度センサに当たっていない
状態で、温度は常温であった。

【００３７】次に、各リードフレーム片の間の乾燥状態
を５分間隔で観察すると、リードフレームＲの重なって
いるリードフレーム片の間は２０分後にほぼ乾燥してい
た。乾燥条件（３）においては、赤外線ランプ２２，２
３の照射を続けた状態で、真空ロータリポンプ２８の作
動及び窒素ガスの注入の繰り返しを行なう。即ち、デシ
ケータ２１内を１０秒程度で約１ｍｍＨｇの真空度にし
た後、１５０℃に加熱された窒素ガスを１００リットル
／ｍｉｎの供給速度でデシケータ２１内に注入した。注
入後１０秒程度でデシケータ２１の蓋が動き、窒素ガス
の圧力が１気圧以上になっていることを確認した。同時
にリードフレームＲの外側の表面から小さな水滴が消え
ていることを確認した。

【００３８】リードフレームＲの重なっている各リード
フレーム片の間の乾燥を考慮して、１５０℃に加熱され
た窒素ガスを３０秒間注入し、注入を止める。そして、
真空ロータリポンプ２８を２０秒間作動させた後、再び
１５０℃の窒素ガスを３０秒注入し、再び真空に引く。

【００３９】整理すると、 真空 １０秒 加熱窒素ガス注入 ３０秒 真空 ２０秒 加熱窒素ガス注入 ３０秒 真空 ２０秒 リーク の合計２分でリードフレームＲを取り出し、リードフレ
ームＲの重なっている各リードフレーム片の間の乾燥状
態を調べると、水滴が全く消えていることを確認した。
なお、その時のリードフレームＲの温度は７５℃であっ
た。

【００４０】実験結果をまとめると、（１），（２），
（３）の３条件による乾燥テストにより、加熱した窒素
ガスをデシケータ２１内に注入した（３）の乾燥時間は
２分で、これに対して、（１）は未乾燥で、また、加熱
した窒素ガスをデシケータ２１内に注入しない（２）は
２０分である。

【００４１】以上のように、同一もしくはそれ以上の乾
燥状態を確保するのに、（３）の乾燥条件による乾燥時
間が、（１），（２）の乾燥条件による乾燥時間より格
段に短いことが確認された。

【００４２】以上の如き構成によれば、真空工程の完了
後加熱された窒素を密閉容器内に充満する加熱工程を有
し、加熱工程で、加熱された窒素からワークＷが直接熱
を受けるので、ワークＷの温度を４０℃〜１５０℃にま
で上昇させ、水分の蒸発を促進させることができる。従
って、熱伝播手段として反射熱，輻射熱のみしか利用し
ない従来の加熱型真空乾燥より、熱伝達効率を良くし、
乾燥時間を短くすることができる。

【００４３】また、真空工程で細管の内部やワークＷの
隙間から水分を浸出させ、これを加熱工程で蒸発するこ
とを繰り返すので、乾燥状態を高度にすることができ
る。しかも、ワークＷの酸化防止ばかりでなく、水分及
びその中に介在する他分子の酸化をも防止し、その表面
を清浄にすることができる。

【００４４】従って、乾燥状態を高度に確保しつつ、水
溶性洗浄におけるワークＷの乾燥時間を短くすることが
できる。なお、本実施例においては、加熱用の気体とし
て窒素を挙げているが、これに限定されることなく、例
えば炭酸ガス，空気，不活性ガス等を用いることができ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、真空工
程の完了後加熱された気体を密閉容器内に充満する加熱
工程を有しているので、加熱工程で、加熱された気体か
らワークが直接熱を受け、ワークの温度を上昇させ、水
分の蒸発を促進させることができる。従って、熱伝播手
段として反射熱，輻射熱のみしか利用しない従来の加熱
型真空乾燥より、熱伝達効率を良くし、乾燥時間を短く
することができる。

【００４６】また、真空工程で、ワークの隙間やワーク
としての細管の内部から水分を浸出させ、これを加熱工
程で蒸発することを繰り返すので、乾燥状態を高度にす
ることができる。

【００４７】従って、乾燥状態を高度に確保しつつ、水
溶性洗浄におけるワークの乾燥時間を短くすることがで
きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる蒸発分子活性式真空乾
燥方法を適用した乾燥システムを示す側面図である。

【図２】同真空乾燥システムを示す平面図である。

【図３】同真空乾燥システムの蒸発分子活性式真空乾燥
装置用の真空実験装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 蒸発分子活性式真空乾燥装置 Ｗ ワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内を真空にする真空工程と、真
   空工程の完了後加熱された気体を密閉容器内に充満する
   加熱工程とを１セットとして、複数セット繰り返してワ
   ークを乾燥させることを特徴とする蒸発分子活性式真空
   乾燥方法。