KR19990010161A - 초음파 세정기 - Google Patents

Abstract

초음파 세정기를 개시한다. 본 발명에 따르면, 제 1 용기, 상기 제 1 용기 내에 설치되며 세정 대상을 수용하는 제 2 용기, 상기 제 2 용기에 충전된 세정액에 진동을 일으키는 초음파 진동자, 상기 제 2 용기내에 공기 방울을 형성하는 공기 펌프, 상기 제 1 용기로부터 배출된 세정액을 상기 제 2 용기로 순환시키는 순환 펌프 및, 상기 외부 용기로부터 배출된 세정액에 포함된 미립자를 필터링하는 필터를 포함하는 초음파 세정기가 제공된다. 본 발명에 따른 초음파 세정기는 세정 대상의 표면으로부터 미립자를 효과적으로 제거할뿐만 아니라, 필터를 통해 세정액을 순환시킴으로써 미립자가 세정 대상의 표면에 다시 달라붙는 현상을 방지할 수 있다.

Description

초음파 세정기

본 발명은 초음파 세정기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공물의 미립자를 초음파 진동과 공기 방울을 이용하여 제거하는 초음파 세정기에 관한 것이다.

일반적으로 절삭 가공을 수행하는 과정에는 피절삭 재료의 절삭 부분에 칩이 발생하게 된다. 칩은 다양한 형태로 발생하는데, 칩은 제품의 정밀도를 유지하기 위해서 완전히 제거되는 것이 바람직스럽다. 특히 정밀 가공이 요구되는 공정에서는 미립자 형태의 칩도 제품의 정밀도를 현저하게 저하시키므로 이를 완벽하게 제거할 필요가 있다. 예를 들면, 자동차 엔진에서 피스톤의 외표면과 실린더의 내표면 사이에는 지속적인 마찰이 발생하는데, 피스톤과 실린더의 제작 과정중에 잔류하는 칩은 마찰 표면에 현저한 손상을 일으키게 된다. 또다른 예는 BGA 형태의 반도체 팩키지(ball grid array type semiconductor package)의 제조 공정을 들 수 있다. BGA 반도체 팩키지 제조 공정에는 기판을 드릴 가공함으로써 관통공을 형성하는 공정이 포함되는데, 이때 기판의 관통공이 형성된 부분과 그에 근접한 부분에는 육안으로 판별할 수 없는 미립자가 잔류하게 된다. 이러한 미립자를 효과적으로 제거하지 않으면 완성된 반도체 팩키지에서 후공정인 도금 공정에서 여러 가지 문제점을 초래하게 된다.

종래 기술에 따르면, 절삭 과정중에 발생하는 미립자는 가압 분사되는 세정액을 이용하여 제거되거나 또는 화학적 부식 방법에 의해 제거되었다. 전자의 경우, 세정액을 해당 절삭 가공이 완료된 피절삭 재료를 향하여 노즐을 통해 고압 분사함으로써, 그 표면에 잔류된 미립자를 유체 유동의 힘으로 제거하는 것이다. 후자의 경우는 미립자를 부식시킬 수 있는 용액에 피절삭 재료를 담그거나 또는 부식 용액을 피절삭 재료에 분사하는 방법이다. 그러나 이러한 방법들은 세정액 또는 부식 용액의 소모량이 증가하는데 반해 충분히 효과적으로 미립자를 제거할 수 없다는 문제점이 있었다.

도 1에는 종래 기술에 따른 미립자 세정 장치의 다른 예를 도시하는 개략적인 사시도로서, 이것은 초음파 진동자를 이용하는 경우이다.

도면을 참조하면, 용기(11)내에는 세정액(12)이 충전되어 있고, 용기(11)의 저면에는 초음파 진동자(13)가 설치되어 있다. 초음파 진동자(13)는 용기(11)내의 세정액(12)에 소정 주파수의 진동을 발생시킨다. 따라서 세정액(12)내에 피 절삭 재료(14)를 담그게 되면, 피 절삭 재료(14)의 표면에 잔류하는 미립자 형태의 칩은 세정액(12)의 진동의 힘에 의해 그 표면으로부터 이탈된다.

위와 같은 초음파 세정기(10)는 다음과 같은 문제점을 가진다. 우선, 진동에 의해 피 절삭 재료(14)의 표면으로부터 미립자를 효과적으로 이탈시킨다 할지라도, 이탈된 미립자는 세정액(12)내에서 부유하게 된다. 즉, 피 절삭 재료(14)의 비중이 세정액(12)보다 크다하더라도, 세정액(12)이 미세한 진동을 일으키고 있는 동안에는 미립자가 부유하게 되며, 이것은 다시 피 절삭 재료(14)의 표면에 달라붙을 가능성이 커지는 것이다. 더욱이, 세정 작업이 여러번 반복되면 세정액(12)내에 부유하는 미립자의 양이 증가하게 되므로, 세정액(12)을 적절한 시기에 교환해주지 않는한, 피 절삭 재료(14)의 표면에 미립자가 달라붙을 가능성은 매우 높아지게 되는 것이다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 절삭 가공후에 발생하는 미립자의 제거가 효과적으로 발생할 수 있는 초음파 세정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피 절삭 재료의 표면으로부터 이탈된 미립자가 다시 피 절삭 재료의 표면에 달라붙지 않는 초음파 세정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 세정액을 장기간 사용할 수 있는 초음파 세정기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 초음파 세정기에 대한 개략적인 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 초음파 세정기에 대한 개략적인 사시도.

도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명

11. 용기 12. 세정액

13. 진동자 14. 피 절삭 재료

21. 외부 용기 22. 내부 용기

23. 세정액 24. 공기 펌프

26. 진동자 27. 공기 파이프

28a.28b.28c. 순환 파이프

29. 펌프 30. 필터

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 제 1 용기, 상기 제 1 용기 내에 설치되며 세정 대상을 수용하는 제 2 용기, 상기 제 2 용기에 충전된 세정액에 진동을 일으키는 초음파 진동자, 상기 제 2 용기내에 공기 방울을 형성하는 공기 펌프, 상기 제 1 용기로부터 배출된 세정액을 상기 제 2 용기로 순환시키는 순환 펌프 및, 상기 외부 용기로부터 배출된 세정액에 포함된 미립자를 필터링하는 필터를 포함하는 초음파 세정기가 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 공기 펌프로부터 발생된 공기 방울은 상기 제 2 용기내에 수용된 세정 대상의 위치보다 아래로부터 세정액의 표면을 향해 부유한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 제 2 용기에 충전된 세정액은 상기 제 2 용기의 상단부를 지나서 상기 제 1 용기로 유동한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 초음파 세정기의 사시도에 대한 개략적인 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 초음파 세정기(20)는 외부 용기(21)와, 상기 외부 용기(21)의 내부에 설치된 내부 용기(22)와, 상기 내부 용기(22)에 충전된 세정액(23)에 소정 주파수의 진동을 발생시키는 초음파 진동자(26)와, 상기 내부 용기(22)에 공기 방울(25)을 일으키는 공기 펌프(24)와, 상기 외부 용기(21)와 내부 용기(22) 사이에 유동 경로를 형성하는 순환 파이프(28a,28b,28c)와, 상기 세정액(23)에 포함된 미립자를 필터링 하는 필터(30)와, 상기 순환 파이프(28a,28b,28c)를 통해 유동하는 세정액을 가압하는 펌프(30)를 포함한다.

피 절삭 재료(24)는 내부 용기(22)에 충전된 세정액(23)내에 담궈진 상태로 유지되며, 내부 용기(22)의 세정액(23)은 초음파 진동자(26)의 작용으로 진동하게 된다. 세정액(23)은 내부 용기(22)로부터 항상 외부 용기(21)로 유동할 수 있어야 한다. 도면에 도시된 실시예에서는 외부 용기(21)와 내부 용기(22)의 상부가 모두 개방된 상태이며, 따라서 내부 용기(22)로부터 넘쳐나온 세정액(23)이 외부 용기(21)의 상부를 통해 외부 용기(21)내로 들어간다. 도면에서 도시된 바와 같이, 내부 용기(22)는 그보다 체적이 큰 외부 용기(21)의 내부에 설치되어 있다.

세정 대상인 피 절삭 재료(24)는 내부 용기(22)의 내부에서 세정액(23)에 담궈진 상태로 유지됨으로써 세정 작업이 진행된다. 초음파 진동자(26)의 작용에 의해 피 절삭 재료(24)의 표면에 잔류하는 미립자는 그로부터 이탈될 수 있다. 내부 용기(22)의 저면에는 공기 파이프(27)가 연결되어 있으며, 공기 파이프(27)에는 공기 펌프(24)가 연결되어 있다. 공기 파이프(27)를 통해 다량의 공기가 주입되며, 그로 인해 다량의 공기 방울(25)이 내부 용기(22)에서 발생한다. 공기 방울(25)은 내부 용기(22)의 저면으로부터 상부로 이동한다. 이때 공기 파이프(27)의 연결 위치는 피 절삭 재료(24)가 내부 용기(22)에 수용되는 위치보다 아래인 것이 바람직스러우며, 내부 용기(22)의 저면에 공기 파이프(27)가 연결되는 것이 더욱 바람직스럽다. 다른 실시예에서는 공기 파이프(27)가 다수로 구비될 수 있으며, 그럴 경우 더욱 효과가 증대될 것이다.

초음파 진동자(26)에 의한 미립자의 이탈과, 공기 펌프(24)에 의한 공기 방울(25)은 발생한다. 미립자는 표면 장력에 의해 공기 방울(25)의 표면에 부착되며, 따라서 내부 용기(22)에 충전된 세정액의 표면으로 부유하게 된다. 위에서 설명한 바와 같이, 내부 용기(22)의 세정액은 항상 넘쳐 흘러서 외부 용기(21)로 유동하도록 되어 있으므로, 상부 표면에 부유한 미립자는 외부 용기(21)로 이동하게 된다.

외부 용기(21)로 유동한 세정액은 외부 용기(21)의 일측에 연결된 순환 파이프(28a)를 통해 필터 장치(30)를 통과한다. 필터 장치(30)에는 세정액에 포함된 미립자를 필터링할 수 있는 필터 부재가 설치되어 있으므로, 필터 장치(30)를 통과하여 순환 파이프(28b)로 유출되는 세정액에는 미립자가 포함되지 않을 것이다. 다음에 세정액은 펌프(29)에 의해 가압되며, 가압된 세정액은 순환 파이프(28c)를 통해 내부 용기(22)로 유출된다. 즉, 순환 파이프(28a,28b,28c)와 펌프(29)의 작용에 의해 항상 내부 용기(22)에는 세정액이 공급될 뿐만 아니라, 내부 용기(22)의 상부를 통해 넘치는 세정액이 외부 용기(21)로 유입될 수 있는 순환 상태가 유지된다.

본 발명에 따른 초음파 세정기는 세정 대상의 표면으로부터 미립자를 효과적으로 제거할뿐만 아니라, 필터를 통해 세정액을 순환시킴으로써 미립자가 세정 대상의 표면에 다시 달라붙는 현상을 방지할 수 있다. 또한 반복되는 세정 작업에 있어서도 세정액을 교환하는 주기가 길어지며, 안정적이고 신뢰성있는 세정 작업을 수행할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명은 BGA 반도체 팩키지의 기판 제조의 예를 들어 설명되었으나, 다른 피 절삭 재료로부터 미립자를 제거하려 하는 경우에도 사용될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (3)

1. 제 1 용기,

   상기 제 1 용기 내에 설치되며 세정 대상을 수용하는 제 2 용기,

   상기 제 2 용기에 충전된 세정액에 진동을 일으키는 초음파 진동자,

   상기 제 2 용기내에 공기 방울을 형성하는 공기 펌프,

   상기 제 1 용기로부터 배출된 세정액을 상기 제 2 용기로 순환시키는 순환 펌프 및,

   상기 외부 용기로부터 배출된 세정액에 포함된 미립자를 필터링하는 필터를 포함하는 초음파 세정기.
2. 제 1 항에 있어서, 공기 펌프로부터 발생된 공기 방울은 상기 제 2 용기내에 수용된 세정 대상의 위치보다 아래로부터 세정액의 표면을 향해 부유하는 것을 특징으로 하는 초음파 세정기.
3. 제 1 항에 있어서, 제 2 용기에 충전된 세정액은 상기 제 2 용기의 상단부를 지나서 상기 제 1 용기로 유동하는 것을 특징으로 하는 초음파 세정기.