| 【発明の名称】 |
ブラスト加工における研磨材供給方法および装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】神田 真治
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| 【要約】 |
【課題】加工能力の高い直圧式ブラスト加工において、研磨材噴射ノズルへ連続的に一定量の研磨材を安定して供給し、研磨材噴射ノズルへ供給する研磨材量を容易に設定できるようにする。
【解決手段】ベルトに複数の研磨材供給孔を連続して形成した研磨材供給ベルトを一定方向に移動させ、研磨材装填部にて研磨材供給孔内に研磨材を装填後、研磨材供給孔の研磨材を吹き上げることにより研磨材供給管に供給し、研磨材供給管に連結した研磨材噴射ノズルより高圧ガスと共に研磨材を噴射させ、研磨材供給ベルトの移動速度を変化させることにより任意に研磨材噴射ノズルから噴射する研磨材量を容易に設定できるようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ベルト上に複数の連続した研磨材供給孔を形成した研磨材供給ベルトを一方方向に移動させ、研磨材タンク内の研磨材を研磨材供給ベルトの一部に接した研磨材装填部より研磨材供給ベルトの研磨材供給孔内に装填後、高圧ガス供給口より高圧ガスを供給した研磨材供給管の中に研磨材供給孔に複数の研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルより高圧ガスを吹き付け研磨材供給孔中の研磨材を吹き上げることにより、高圧ガス供給口より研磨材供給管に供給された高圧ガス中に研磨材を供給し、研磨材供給管に連結された研磨材噴射ノズルから研磨材を噴射することを特徴とするブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法。
【請求項２】請求項１記載のブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法において、研磨材供給孔内の研磨材を吹き上げるための前記研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルの高圧ガスの圧力が、前記高圧ガス供給口供給される高圧ガスの圧力より高く、その差圧が０．１ＭＰａ以下であることを特徴とするブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法。
【請求項３】請求項１記載のブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法において、研磨材供給ベルトの移動速度を変化させるか、研磨材供給ベルトに形成された研磨材供給孔の大きさ、数、容量を変化させることにより研磨材噴射ノズルへの研磨材供給量を変化させることを特徴とするブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法。
【請求項４】請求項１記載のブラスト加工において、研磨材装填部より研磨材供給ベルトの複数の連続した研磨材供給孔内に装填した研磨材を吹き上げることにより複数の研磨材供給管に供給し、複数の研磨材噴射ノズルよりそれぞれ一定量の研磨材を噴射することを特徴とする研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法。
【請求項５】請求項１記載のブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法において、研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルを研磨材供給管に供給された高圧ガスの流れから離して設置することを特徴とするブラスト加工における研磨材供給装置。
【請求項６】請求項１〜４記載のブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法において、研磨材供給ベルト上に形成した研磨材供給孔に研磨材を装填させるため研磨材供給タンクに振動を与えることを特徴とするブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研摩材供給方法。
【請求項７】研磨材タンク下部に研磨材供給ベルトに接するように研磨材装填部を設け、連続する複数の研磨材供給孔を形成した研磨材供給ベルトに接するように設けた２ヶの研磨材供給ベルト移動用プーリーを回転駆動手段により回転することにより、研磨材供給ベルトを任意の速度で一定方向に移動するようにし、研磨材供給ベルトの研磨材供給孔に接するように設けた研磨材供給室内に研磨材供給孔に入った研磨材を吹き付けるように設置した研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルを設け、研磨材供給孔に装填された研磨材を研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルから噴射される高圧ガスにより研磨材供給孔内の研磨材を吹き上げることにより、研磨材供給室と連結した高圧ガス供給口より高圧ガスが供給された研磨材供給管内に研磨材を供給することにより、研磨材供給管と連結した研磨材噴射ノズルから研磨材を一定量噴射するようにしたことを特徴とするブラスト加工における研磨材供給噴射装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】ブラスト装置にはノズル内のエアー噴射ノズルからエアーを噴射し、この時発生するエゼクター現象による負圧により研磨材を研磨材供給装置から吸い込み研磨材噴射ノズルから噴射するサクション式ブラスト装置と、研磨材供給装置内で高圧エアーと研磨材を混合させ、研磨材と高圧エアーが混合した状態で研磨材噴射ノズルへ研磨材を供給後研磨材噴射ノズルから研磨材を噴射する直圧式ブラスト装置の２種類があり、一般的にサクション式ブラスト装置は圧力タンクが不必要で連続噴射が可能であるが、直圧式ブラスト装置と比較し、加工能力は低く、直圧式ブラスト装置は加工能力は高いが、圧力タンクが必要となり、圧力タンク中の研磨材が無くなると圧力タンク内に研磨材を入れるため噴射を停止する必要があり、連続噴射ができなかった。
【０００２】本発明は、セラミックやシリコンウェハー等の基板に行われるパターン切削加工等の精密ブラスト加工に使用される、加工能力の高い直圧式ブラスト装置を使用し、精度の高い精密サンドブラスト加工を行うため、研磨材を一定量均一に連続して研摩材噴射ノズル２０に研磨材を供給するための研磨材供給方法及び装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】従来、直圧式ブラスト装置に使用される研磨材供給装置は図６にしめすように、分級装置３２の下に設置された研磨材タンク２１の下部に研磨材圧力タンク２２を設置し、研磨材圧力タンクの下側に研磨材導入孔４３を持った研磨材調整パイプ４２を設置し、研磨材調整パイプ４２は研磨材供給管２８を経て研磨材噴射ノズル２０と連結している。
【０００４】研磨材はブラスト装置本体３１より供給され、供給された研磨材は集塵機３５の負圧によりブラスト装置本体３１から本体導管３４を経てサイクロン３２に入り、サイクロン３２下部の研磨材タンク２１から、研磨材圧力タンク２２に研磨材が供給される。
【０００５】研磨材圧力タンク２２に研磨材が供給された後に、研磨材供給バルブ２４を閉じて研磨材圧力タンク２２内を加圧すると、研磨材圧力タンク２２内の研磨材調整パイプ４２中の研磨材導入孔４３より研磨材が供給され、研磨材供給管２８を経て研磨材噴射ノズル２０より研磨材が高圧ガスと共に噴射される。
【０００６】研磨材噴射量の調整は研磨材導入孔４３の穴径と研磨材調整エアー１９のエアー量により調整を行い、研磨材調整エアー１９のエアー量が多くなると研磨材調整パイプ４２中に研磨材が入りにくくなり研磨材噴射量が減少し、研磨材導入孔の穴径が小さくなると研磨材量が減少する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の直圧式ブラスト装置を使用した場合、研磨材噴射量の調整は研磨材導入孔４３の穴径と研磨材調整エアー１９のエアー量のみであり、研磨材圧力タンク２２内の研磨材量が変化すると、穴の部分にかかる研磨材の重量が変化するため穴の中へ入る研磨材量が変化し、精度の良い研磨材噴射量の調整は不可能であり、精度の良いブラスト加工は困難であった。
【０００８】また研磨材圧力タンク２２内の研磨材が無くなると、噴射を停止し研磨材圧力タンク内を大気圧とし、研磨材を投入後再び研磨材圧力タンク２２内を加圧して研磨材噴射ノズル２０から研磨材を噴射させる必要があり、連続して噴射できない問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の研摩材供給装置においては図１及び図２に示すようにベルト上に連続する複数の研磨材供給孔を設けた研磨材供給ベルト８の一方に接して、研磨材タンク２１と連結した研磨材装填部１７を設け、研磨材供給ベルト８に接するように設けた２ヶの研磨材供給ベルト駆動用プーリー１６をモーター等の回転駆動手段により回転させることにより、研磨材供給ベルト８を一方方向に移動させ、研磨材装填部１７により研磨材タンク２１中の研磨材を研磨材供給ベルト８内の研磨材供給孔１１内に連続的に装填するようにし、他方に研磨材供給ベルトに設けた研磨材供給孔１１に装填した研磨材に研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルより高圧ガスを吹き付け研磨材供給孔中の研磨材を吹き上げることにより、高圧ガス供給口より研磨材供給管に供給された高圧ガス中に研磨材を供給するための研磨材吹き上げ部を研磨材供給ベルト押さえ板２５を介して設け、連続的に供給される研磨材供給ベルトに設けた研磨材供給孔中の研磨材を研磨材吹き上げ部により吹き上げ、研磨材供給管に供給することにより研磨材供給管２８を経て研磨材噴射ノズル２０から高圧ガスと研磨材を一定量連続して噴射するようにした。
【００１０】研磨材吹き上げノズルが研磨材供給管内の高圧ガスの流れにより摩耗しないために、研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルは図４のように研磨材供給管内の高圧ガスの流れから離れた位置に設置する。
【００１１】研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルから噴射される研磨材吹き上げ用高圧ガスの圧力が研磨材供給管に供給された高圧ガスの圧力より高く、差圧は０．１ＭＰａ以下になるように設定する。
【００１２】研磨材吹き上げ用高圧ガスの圧力が研磨材供給管に供給される圧力以下になると研磨材供給孔中の研磨材を吹き上げることができなくなり、研磨材吹き上げ用高圧ガスの圧力が研磨材供給管に供給される圧力と比較し０．１ＭＰａより高くなると研磨材吹き上げ用高圧ガスの噴射により研磨材供給ベルトを削っていき研磨材供給ベルトが摩耗しやすくなる。
【００１３】研磨材供給孔１１の形状は丸形状の必要は無く四角や三角や楕円どんな形状でも良い。
【００１４】研磨材供給ベルトに形成された研磨材供給孔１１内に研磨材装填部１７において研磨材が研磨材供給孔に入りやすくするため、バイブレーター等を使用し研磨材供給タンク３０及び／又は研摩材タンク２１に振動を与えることが望ましい。
【００１５】複数の研磨材噴射ノズルから研磨材を噴射して加工する場合は、図３のように研磨材供給ベルトの複数列の研磨材供給孔上に複数の研磨材吹き上げ部及び研磨材供給管を設け、研磨材供給ベルトの複数列の研磨材供給孔から供給された研磨材を複数の研磨材供給管を介して複数の研磨材噴射ノズルから一定量噴射するようにする。
【００１６】例えば研磨材供給ベルト８のかわりに円盤の平面上に研磨材供給孔を形成して円盤を水平に設置することにより、円盤上に研磨材供給部を設けたときは、複数の研磨材噴射ノズルから研磨材を噴射しようとした場合、円周の周速差により研磨材供給孔から供給される研磨材量が、外周に行くほど多くなり、それぞれのノズルから同じ量の研磨材を噴射することが困難となる。
【００１７】また研磨材供給ベルト８のかわりに円盤の円周上に研磨材供給孔を形成して円盤を垂直に設置した場合は研磨材供給孔に供給した研磨材が研磨材吹き上げ部より吹き上げる以前に研磨材供給孔より落ち出ないために円周の上部に設置する必要があり、複数の研磨材供給管を一列に並べることは困難であり、複数本の研磨材噴射ノズルに研磨材を供給することが困難となる。
【００１８】研磨材供給ベルトを使用することにより複数本の研磨材噴射ノズルに研磨材を一定量供給することが可能となる。
【００１９】研磨材の研磨材噴射ノズル２０の噴射量を変化させるために研磨材噴射ノズル２０への研磨材の供給量を変化させる方法としては、研磨材供給ベルト８に形成された研磨材供給孔の数、大きさ、容量を変化させるか、研磨材供給ベルト８の移動速度を変化させることにより研磨材の供給量を変化させる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の研摩材供給方法及び供給装置の実施の形態について、以下に図を参照して説明する。
【００２１】本発明の研磨材供給噴射装置を使用したブラスト加工装置は図７のように、研磨材噴射ノズル２０を設けた加工室３１にて、被加工物に研磨材噴射ノズル２０より研磨材と高圧ガスを噴射しブラスト加工を行う。
【００２２】被加工物７に噴射された研磨材は一部破砕され細かくなり、被加工物を削った粉塵と研磨材はホッパーを通り、本体導管３４からサイクロン等の分級装置３１に入り、分級装置３１にて分級され破砕された研磨材とブラスト加工により被加工物を削ることにより発生した粉塵は分級装置３１から集塵用導管３９を経て集塵機３５に集められ、使用できる研磨材は分級装置３１から研磨材タンク２１に集められる。
【００２３】図１のように研磨材供給タンク３０の下部に研磨材供給ベルト８に接するように研磨材装填部１７を設け、研磨材タンクに入った研磨材は、研磨材供給ベルト駆動プーリーの回転により研磨材供給ベルトが移動することにより、研磨材装填部１７にて研磨材供給ベルト８に形成された連続した複数の研磨材供給孔１１に連続して研磨材が装填され、研磨材供給ベルト８に接するように設けられた研磨材吹き上げ部１３にて研磨材供給ベルトに設けた研磨材供給孔１１に装填した研磨材に研磨材吹き上げ用高圧ガス噴射ノズルより高圧ガスを吹き付け研磨材供給孔中の研磨材を吹き上げることにより、高圧ガス供給口より研磨材供給管に供給された高圧ガス中に研磨材を供給し、研磨材供給管２８を経て研磨材噴射ノズルか２０ら研磨材を噴射し、ブラスト加工を行う。
【００２４】研磨材吹き上げ部１３において、高圧ガスを吹き上げる研磨材吹き上げ部と研磨材供給ベルト８との間に研磨材供給ベルト押さえ板２５を設け、研磨材供給ベルト８と研磨材吹き上げ部との接する部分から研磨材供給管及び研磨材吹き上げ高圧ガスからの高圧ガスが漏れないようにする。
【００２５】研磨材供給ベルト押さえ板２５の材質は研磨材により削られにくい、ボロンカーバイト等の研磨材より硬度が高く耐摩耗性の高い材料を使用することが望ましい。
【００２６】
【実施例】厚み５ミリのウレタンゴムを貼り付けたナイロン製の平ベルトに研磨材を装填する側の穴径が８ミリで深さ５ミリの穴を図２のように３列でピッチ１５ミリになるように平ベルトに連続してあけ研磨材供給ベルトを形成した。
【００２７】各列の穴の位置は１列目と２列目と３列目をそれぞれ５ミリずつずらして穴をあけ、研磨材供給ベルトの研磨材供給孔から吹き上げるタイミングが１列目、２列目、３列目、１列目と順番に吹き上げるように穴をあけた。
【００２８】図１のように研磨材供給ベルトが横に移動するように研磨材供給ベルト駆動用プーリー１６を設置し、研磨材吹き上げ部１３の研磨材供給ベルト押さえ板２５としてボロンカーバイトの板を、接着剤を使用し研磨材供給管２８及び研磨材供給用高圧ガス供給管３に貼り付け、研磨材供給ベルト８を挟み込むようにして設置した。
【００２９】ブラスト装置加工室３１に研磨材として平均粒径１５μｍのアルミナ粒子を約５ｋｇ投入し、研磨材はホッパー３３からサイクロンを経て研磨材タンク２１に供給された。
【００３０】研磨材供給ベルト駆動用プーリー１６を図１の方向に回転させ、研磨材装填部１７にて研磨材供給孔１１に研磨材を装填し、装填した研磨材を研磨材吹き上げ部１３にて０．２５ＭＰａの高圧ガスを研磨材供給用高圧ガス導管３に供給し、研磨材供給孔１１に装填した研磨材を研磨材供給管２８に高圧ガスと共に供給し、ブラスト装置加工室３１内でφ５ミリの研磨材噴射ノズル２０から研磨材を約毎分２００ｇ噴射し、シリコンウェハーの穴あけ加工を行った。
【００３１】穴あけ加工用に使用したマスキングは、日本合成化学工業（株）製の膜厚８０μｍのサンドブラスト用感光性ドライフィルムを使用し、紫外線にて露光、０．３％の炭酸ナトリウム溶液にて現像し、マスキングパターンを形成させた。
【００３２】
【発明の効果】本発明の効果としては、前述した構成のためブラスト加工能力が高い直圧式ブラスト加工において、研磨材に圧力をかけるための研磨材圧力タンクを使用しないで、加工中にノズルからの噴射を止めることなく連続して研磨材を研磨材供給管を経て研磨材噴射ノズルへ高圧ガスと共に供給し噴射させることが可能となり、さらに研磨材供給ベルトの移動速度を変化させることにより、自由に研磨材噴射ノズルから噴射される研磨材量を変えることが可能になり、加工に最適な研磨材噴射量を容易に設定できるようになった。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５００４８８９９３
【氏名又は名称】神田 真治
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| 【出願日】 |
平成１３年８月２７日（２００１．８．２７） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−６２７５３（Ｐ２００３−６２７５３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年３月５日（２００３．３．５） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２５５７６８（Ｐ２００１−２５５７６８） |
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