| 【発明の名称】 |
ブラスト加工における研磨材中の異物除去方法及び装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】神田 真治
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| 【要約】 |
【課題】サンドブラスト加工において、サンドブラスト装置内に混入したり、研磨材に混入した研磨材より粒径の大きな細長い形状の異物を完全に分離することにより異物が加工するパターンの間に詰まって加工できない問題や基板へのダメージを最小限に抑える。
【解決手段】研磨材７と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入させ、気流がほぼ水平に流れる部分に、気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来るよう斜めに設置した網状体を通過させるか、研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入させ、本体内部に円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の網状体３を設置し、異物が混入した研磨材を含んだ気流が網状体外周を旋回するようにして流れ、網状体３を通過し網状体内部から気流を排出することにより異物の形状に関係なく研磨材７と研磨材中の異物を分離する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入させ、気流がほぼ水平に流れる部分に、気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来るよう設置した網状体を通過させることにより研磨材と研磨材中の異物を分離することを特徴とする研磨材中の異物除去方法。
【請求項２】研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入させ、円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の網状体の外部から内部に気流を通過させることにより研磨材と研磨材中の異物を分離することを特徴とする研磨材中の異物除去方法。
【請求項３】ほぼ水平方向に流れる気流が通過する本体を備え、研磨材内の異物を阻止し、研磨材が通過可能なメッシュで成る網状体を該本体に流れる気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来るよう設置したことを特徴とする研磨材内の異物分離装置。
【請求項４】円柱又は円錐台の本体外周の一部から気流が流入し、本体内部から流出するようにする本体を備え、該本体内部に円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の研磨材内の異物を阻止し、研磨材が通過可能なメッシュで成る網状体を設置し、異物が混入した研磨材を含んだ気流が網状体外周を旋回するようにして流れ、網状体を通過し網状体内部から気流を排出するようにしたことを特徴とする異物分離装置。
【請求項５】請求項４の異物分離装置の円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の網状体下部に円錐台形状の異物捕集部を設けることを特徴とする異物分離装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明はブラスト加工に使用する研磨材と研磨材中に混在する異物を分離する方法及び装置に関し、詳細にはブラスト装置において研磨材噴射ノズルから噴射される研磨材がブラスト装置の集塵機の負圧によるブラスト装置中の気流の流れ及び研磨材供給ノズルへ供給される高圧ガス及び研磨材供給ノズルにより発生するエゼクター現象による気流の流れによりブラスト装置内において、研磨材中に混入した異物を除去する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、研磨材噴射ノズルから研磨材を高圧ガスを使用して吹き付け加工するブラスト加工は、バリ取り、表面の粗面化、接着及び塗装の前処理、パターン切削加工等に使用されてきた。
【０００３】サンドブラスト装置としては図１３のような装置が使われており、ブラスト加工室内の研磨材噴射ノズル２０から噴射された研磨材は集塵機の負圧による気流の流れによりホッパー部３３からサイクロン導管３４を通りサイクロン（分級機）３２に入り、破砕されて小さくなった研磨材及びサンドブラストにより削られた被加工物の粉塵はサイクロンから集塵機導管３９を通り集塵機３５に集められ、使用できる研磨材は研磨材タンク４１に入り再び研磨材供給装置３０を経て研磨材噴射ノズル２０から噴射される。
【０００４】サイクロンにて分級されるのは破砕され細かくなった研磨材及び被加工物を加工した時に発生した細かい粉塵等の研磨材より小さい粉体と、サンドブラスト加工にて使用できる研磨材を分級するのみで、例えばバリ取り加工で発生した研磨材より大きいバリやガラス等の加工中に割れた研磨材より大きな破片や外部からブラスト室内に入った研磨材より大きな粒径のもの及び研磨材中に含まれるサンドブラスト加工に使用できる研磨材より大きな粒径の研磨材等の異物（ここで異物とはサンドブラスト加工で使用できる研磨材の粒径より大きな研磨材以外の粉体及び研磨材中に含まれるサンドブラスト加工で使用できる研磨材より大きな粒径の研磨材をいう）はサイクロンから研磨材タンクに研磨材と一緒に混入し分離することはできない。
【０００５】そのためこれらの異物を除去するために図１３のようにホッパー部にメッシュの開口部が異物より小さく研磨材より大きなメッシュの網を設置するか、図１２のようなメッシュの開口部が異物より小さく研磨材より大きなメッシュの網を設置した篩にバイブレーターにより振動を与え、上部より研磨材と異物の混合粉体を流し、篩により異物は篩の網を通過できず研磨材のみ篩の網を通過することにより研磨材中の異物を分離して、研磨材中の異物を除去していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図１３のように網の上部から研磨材を落として研磨材と異物を分離する方法や図１２のように篩を使用して網に振動を与えて研磨材と異物を分離する方法では例えば研磨材の粒径が５０μm以下と細かくなり、網のメッシュを１５０メッシュと細かくするとすぐに網が研磨材により詰まってしまい使用できなくなる問題があった。
【０００７】最近プラズマディスプレイの隔壁形成や、ガラスセラミック加工の微細穴あけ加工等細かいパターン切削をサンドブラスト加工にて行われるようになってきた。
【０００８】そのため研磨材粒径も細かくなる傾向にあり、大きな異物が研磨材中に混入するとパターンの間に異物が詰まってしまい加工できない問題が発生してきた。そのため加工するパターンより細かいメッシュの網で研磨材と異物を分離する必要があり、細かい網を使用して研磨材と異物が分離できる方法が必要になってきた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するための手段として、研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入させ、図２のように気流がほぼ水平に流れる部分に、気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来るよう斜めに設置した網状体を通過させるか、図７のように研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入させ、本体内部に円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の研磨材内の異物を阻止し、研磨材が通過可能なメッシュで成る網状体を設置し、異物が混入した研磨材を含んだ気流が網状体外周を旋回するようにして流れ、網状体を通過し網状体内部から気流を排出することにより研磨材と研磨材中の異物を分離する。
【００１０】図３のように気流の流れ方向と垂直に網を設置した場合、研磨材中に含まれる異物が長細い形状の場合、長い部分が気流の流れと水平に移動し、異物の幅の狭い部分が網を通過するため、大きな異物が網を通過してしまい、ブラスト加工で切削するパターンの隙間に異物が詰まり加工できなくなる。
【００１１】図１のように円柱又は円錐台の外周の一部から気流を導入させ、中心にある円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の網状体の外周を回転するように気流の流れを形成することにより長細い形状の場合、異物の長い方向が気流の流れと平行になるように流れ中心の網と異物の長い方向が平行になるように流れるため、長くて大きな異物網を通過しにくくなる。
【００１２】また図２のように気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来るよう斜めに設置した網状体を通過させた場合も同様に棒形状等の長細い形状の異物が気流の流れと平行に流れ、気流の流れに対し斜めに設置された網に入りにくくなり長くて大きな異物が網を通過しにくくなる。
【００１３】また気流がほぼ水平に流れる部分に、気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来るよう設置した網状体を通過させるか、円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の網状体の外部から内部に気流を通過させる異物の分離方法では、図４のように気流の流れ方向に対し下部が上部より手前に来るよう網を設置するか、図５のように気流の上から下の流れの途中に網と垂直に網を設置した場合のように研磨材の粒径が細かくなっても網上に研磨材が重なり研磨材が網を通過できなくなる現象は無いため、常に安定して研磨材を通過させることができる。
【００１４】円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の網状体の外部から内部に気流を通過させる異物の分離方法では図９のように円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の網状体下部に円錐台形状の異物捕集部を設けることにより円錐台下部に異物を捕集することが可能となる。
【００１５】研磨材供給タンクから研磨材噴射ノズルへ流れる気流の流れに含まれる研磨材も前記と同様な異物除去装置を設置することにより同様に研磨材中の異物を研磨材噴射ノズルへ行く手前の導管の間に設置することにより除去することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のブラスト加工における研磨材中の異物除去方法の実施の形態について、以下に図を参照して説明する。
【００１７】本発明に使用されるブラスト装置は、図１１や図１３のようにブラスト装置本体３１及びサイクロン等の分級装置３２及び集塵機３５よりなり、ブラスト装置本体内には研摩材噴射ノズル２０が備えられている。
【００１８】ブラスト装置内の研磨材噴射ノズル２０から噴射された研磨材またはブラスト室内に外部から供給された研磨材は、集塵機３５による負圧によりブラスト室内から集塵機に流れる気流の流れにより研磨材中の異物を除去するための異物除去装置本体に入り、異物除去装置内の網を通過することにより研磨材中の異物を除去し、導管を通りサイクロン等の分級装置に入り、破砕された研磨材及び被加工物を削ることにより発生した粉塵は集塵機に捕集され、使用できる研磨材は研磨材タンクに入り、研磨材供給装置から研磨材噴射ノズルへ研磨材が供給され、研磨材噴射ノズルから研磨材が噴射される。
【００１９】異物除去装置は図２及び図１０のように、気流をほぼ水平方向に流れる異物除去装置本体５内に気流の流れ３に対し、上部が下部より手前にくるように斜めに網を設置し、気流の流れの中に異物の混入した研磨材を流し、メッシュの開口部が異物より小さく研磨材より大きなメッシュの網３を通過することにより研磨材中の異物を除去するか、図１及び図６から図９のように円柱又は円錐台形状の異物除去装置本体の円周上の一部から一方方向に流れる気流を導入し、異物除去装置本体の中心部に円柱又は角柱又は円錐台又は角錐台の形状の網状体を設置し、異物除去装置本体内を旋回してメッシュの開口部が異物より小さく研磨材より大きなメッシュの網状体の外周を旋回しながら網状体中を通過することにより研磨材中の異物を除去する。
【００２０】図１から図５のように細長い形状の異物が存在するとき、異物は気流の流れと異物の長い方向と平行に流れるため、図３及び図５のように網を気流の流れと垂直に設置すると長い異物が短い方の幅が網のメッシュの開口部より小さい場合は長い方の幅がメッシュの開口部より大きくても網を通過してしまう。
【００２１】気流の流れに対し斜めに網を設置するか気流の流れが網状体の外周を旋回するように網状体の外周を網状体とほぼ並行に旋回しながら網状体を通過する場合は細長い形状の異物も気流の流れと平行になるように流れ、細長い異物の短い方の幅が網のメッシュの開口部より小さく、長い方の幅がメッシュの開口部より大きい場合にも網のメッシュを通過しにくくなり、大きな異物を除去できる。
【００２２】図８及び図９のように異物除去装置２内に設置した円柱又は角柱又は円錐台又は角錐台の形状の網状体３の下部に円錐台形状の異物捕集部１７を設け、異物捕集部の下部の一部に異物排出口１４を設けることにより異物除去装置２内で排出される異物を異物タンク２３に捕集することが可能となる。
【００２３】
【実施例】以下に、前述した本発明のブラスト加工における研磨材中の異物除去方法及び装置の実施の形態における具体的な実施例について図面を参照して説明する。
【００２４】［実施例１］気流がほぼ水平方向に流れる異物除去装置本体内に気流の流れに対し、上部が下部より手前にくるように斜めに網を設置した実施例について図１０を使用して説明を行う。
【００２５】集塵機を作動させブラスト装置本体に研磨材として約１０ｋｇの平均粒径２０μmのアルミナ粉末を投入し、集塵機の負圧により異物除去装置内の２００メッシュのステンレス製網を通りサイクロン３２から研磨材タンク４１に入り研磨材供給装置３０に研磨材が供給される。
【００２６】加圧弁３７を閉じ、研磨材供給装置３０内に０．２ＭＰａの高圧エアーを導入し、研磨材供給ローラー３８を回転させることにより、開口部が幅０．５ミリ長さ２００ミリの研磨材噴射ノズル２０より研磨材を加工室内に噴射して、サンドブラスト用ドライフィルム（東京応化工業（株）のＢＦ−４１０）にて０．３ミリのマスクパターンを形成した０．５ミリのガラス基板を一方方向に６０ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動してガラス基板に研磨材１分間に約２００ｇの量を高圧ガスと共に研磨材噴射ノズルから吹きつけガラス基板を２往復動かしてガラス基板に０．３ミリの貫通穴を形成後０．３％の水酸化ナトリウム溶液を吹きつけサンドブラスト用ドライフィルムを剥離した。
【００２７】研磨材噴射ノズル２０から噴射された研磨材は加工基板に吹きつけられ、加工基板１を切削し、集塵機の負圧により異物除去装置２に入り、異物除去装置内の網３を通過して研磨材中の異物が除去され、サイクロン３２にて破砕された研磨材とガラス基板を削ったダストは集塵機に集められ、使用できる研磨材は研磨材タンク４１に入り、研磨材供給装置３０内の加圧を解除することにより研磨材噴射ノズル２０からの噴射が止まり、加圧弁３７を開くことにより研磨材供給装置３０内に研磨材が供給される。
【００２８】加工したガラス基板には異物が入ったことによる加工不良は見受けられなく、異物除去装置を使用しないときは加工面のコーナー部に６０μm程度の欠けが見受けられたが異物除去装置を取り付けた時は欠けの大きさは２０μm以下であった。
【００２９】［実施例２］円柱又は円錐台形状の異物除去装置本体の円周上の一部から一方方向に流れる気流を導入し、異物除去装置本体の中心部に円柱又は角柱又は円錐台又は角錐台の形状の網状体を設置した実施例について図１１を使用して説明を行う。
【００３０】集塵機を動作させブラスト装置本体に研磨材として約１０ｋｇの平均粒径２５μmのアルミナ粉末を投入し、集塵機の負圧により異物除去装置内の２００メッシュのステンレス製網を通りサイクロンから研磨材タンクに入り研磨材供給装置に研磨材が供給される。
【００３１】研磨材供給装置３０から供給された研磨材は研磨材噴射ノズル２０から高圧ガスと共に０．２ＭＰａの圧力にて研磨材を噴射し、研磨材噴射ノズル２０はノズル駆動部によりブラスト装置正面から見て１分間に５ｍの速度で左右に移動し、加工基板は前後に１分間に８０ミリの速度で前後に動かすことによりシリコンウェハー表面にサンドブラスト用ドライフィルムにて幅１２０μmのラインパターンを形成したシリコンウェハーの深さ２００μmの溝形成を行った。
【００３２】研磨材噴射ノズルから噴射された研磨材は加工基板１に噴射され、加工基板１を切削して集塵機の負圧によりホッパーから図８及び図９形状の外径２５０ミリの異物除去装置２に流入し、外径１２０ミリの円柱形状の２００メッシュの網状体の周りを旋回しながら通過してサイクロン導管３４を経てサイクロン３２に入り、サイクロン３２にて破砕された研磨材とガラス基板を削ったダストは集塵機３５に集められ、使用できる研磨材は研磨材タンク４１に入り、研磨材供給タンク３０に供給され再び導管２８を経て研磨材噴射ノズル２０から研磨材が噴射される。
【００３３】研磨材及び加工室に混入した異物は異物排出口１５から異物タンク２３に集められた。
【００３４】異物除去装置を外して加工したところ、部分的に異物が挟み込み８０〜１００μm程しか加工できていない部分が見受けられたが、異物除去装置を使用した場合、異物の挟み込みは全く見受けられなかった。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入させ、気流がほぼ水平に流れる部分に、気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来るよう斜めに設置した網状体を通過させるか、研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入させ、本体内部に円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の研磨材内の異物を阻止し、研磨材が通過可能なメッシュで成る網状体を設置し、異物が混入した研磨材を含んだ気流が網状体外周を旋回するようにして流れ、網状体を通過し網状体内部から気流を排出することにより研磨材と研磨材中の異物を分離するため、分離した異物を網の下部に落下させ、気流の流れはほぼ水平方向に流れるため網に再び異物が付着することは無く、研磨材の粒径が小さくなっても気流の流れにより網を通過するため、網に研磨材が付着することなく容易に２００メッシュ以下の細かいに網も通過して異物を除去することができた。
【００３６】細長い粒径の異物も気流の流れに対して斜め又は水平に網を設置してあるため、細長い粒径の異物が気流の流れに平行に流れ長い部分がメッシュの開口部より小さければ通過しないため、細長い粒子がパターンの間に詰まり加工できない問題は無くなった。
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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１０月５日（２００１．１０．５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１１７８３２（Ｐ２００３−１１７８３２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年４月２３日（２００３．４．２３） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３０９７０２（Ｐ２００１−３０９７０２） |
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