(57)【要約】      （修正有）【課題】砥粒回収タンクから高圧タンクへ沈積砥粒を送出する際に、配管内に砥粒が滞留せず円滑に送出可能なウォータジェット加工装置を提供する。【解決手段】砥粒回収タンク１８には回収手段３０が付設されている。この回収手段３０は、砥粒回収タンク１８の下層部に沈積される砥粒Ａを吸引する砥粒吸引路３２と、砥粒回収タンク１８の上層部に存在する上澄み液Ｂを吸引する液体吸引路３４と、砥粒吸引路３２を通して吸引された砥粒Ａと液体吸引路３４を通して吸引された液体Ｂとを混合させる混合室３６と、混合室３６内の砥粒Ａ及び上澄み液Ｂを混合室３６から送出するための送出路３８を備えている。送出路３８にはポンプ手段４８が配設されており、ポンプ手段４８の吸引作用によって、砥粒Ａ及び上澄み液Ｂの混合液が送出される。【選択図】図２
2010253610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持テーブルと、砥粒と液体とを高圧状態で貯留する高圧タンクと、該保持テーブルに保持された被加工物に該高圧タンクからの砥粒と液体とを含む加工液を噴射する噴射ノズルと、該噴射ノズルから噴射された該加工液を受け止めるキャッチタンクと、該キャッチタンクから送出された該加工液から砥粒を回収する砥粒回収タンクと、を備えたウォータジェット装置であって、
該砥粒回収タンクには回収手段が付設されており、該回収手段は、該砥粒回収タンクの下層部に沈積される沈積砥粒を吸引する砥粒吸引路と、該砥粒回収タンクの上層部に存在する上澄み液を吸引する液体吸引路と、該砥粒吸引路を通して吸引された砥粒と該液体吸引路を通して吸引された液体とを混合させる混合室と、該混合室内の混合液を該混合室から送出するための送出路を備えている、ことを特徴とするウォータジェット加工装置。
【請求項２】
該送出路にはポンプ手段が配設されており、該ポンプ手段の吸引作用によって該砥粒吸引路を通して砥粒が吸引され、該液体吸引路を通して上澄み液が吸引され、該送出路を通して該混合液が送出される、
請求項１記載のウォータジェット加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒と液体とを含む加工液を高圧噴射して被加工物の加工を行うウォータジェット加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
切削工具を使用するダイシングでは困難を要する複合材等の被加工物の加工において、ウォータジェットによる切断加工が検討されている。ウォータジェット加工装置は、被加工物を保持する保持テーブルと、砥粒と液体とを貯留する高圧タンクと、保持テーブルに保持された被加工物に高圧タンクからの砥粒と液体との加工液を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルから噴射された加工液を受け止めるキャッチタンクと、キャッチタンクから送出された加工液から再利用可能な砥粒を分別するフィルタ手段と、フィルタ手段で分別された砥粒を受け入れる砥粒回収タンクと、を具備している（特許文献１参照）。砥粒回収タンクでは、下層部に再利用に供される砥粒が沈積し、上層部に上澄み液が存在する状態で砥粒が貯留される。砥粒は配管を介してポンプで吸引され高圧タンクへ搬送され再利用に供されている（特許文献２参照）。
【０００３】
従来においては、上記配管の砥粒回収タンク近傍位置に例えば純水などの液体を供給するバイパス配管が接続されている。バイパス配管から液体が配管内に供給され、高濃度の砥粒を含む混合液が液体により希釈され高圧タンクまで搬送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３０９９４号公報
【特許文献２】特開２００６−１１０６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記記載の液体供給バイパス配管による配管途中での液体の供給は、配管内の混合液が均等に希釈されず、所々で混合液の濃度にバラツキが生じてしまう。そのため、次第に配管内に砥粒が滞留してしまい、円滑に砥粒を高圧タンクへ送入できないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、砥粒回収タンクから高圧タンクへ砥粒を送入する際に、配管内に砥粒が滞留せず円滑に搬送可能な新規且つ改良されたウォータジェット加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成するウォータジェット加工装置として、被加工物を保持する保持テーブルと、砥粒と液体とを高圧状態で貯留する高圧タンクと、該保持テーブルに保持された被加工物に該高圧タンクからの砥粒と液体との加工液を噴射する噴射ノズルと、該噴射ノズルから噴射された該加工液を受け止めるキャッチタンクと、該キャッチタンクから送出された該加工液から砥粒を回収する砥粒回収タンクと、を備えたウォータジェット加工装置であって、
該砥粒回収タンクは回収手段が付設されており、該回収手段は、該砥粒回収タンクの下層部に沈積される沈積砥粒を吸引する砥粒吸引路と、該砥粒回収タンクの上層部に存在する上澄み液体を吸引する液体吸引路と、該砥粒吸引路を通して吸引された砥粒と該液体吸引路を通して吸引された液体とを混合させる混合室と、該混合室内の混合液を該混合室から送出するための送出路を備えている、ことを特徴とするウォータジェット加工装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、該送出路にはポンプ手段が配設されており、該ポンプ手段の吸引作用によって該砥粒吸引路を通して砥粒が吸引され、該液体吸引路を通して上澄み液体が吸引され、該送出路を通して該混合液が送出される、
ことを特徴とするウォータジェット加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
砥粒回収タンクに回収手段を付設し、回収手段の混合室に砥粒吸引路から吸引された砥粒と液体吸引路から吸引された上澄み液を混合し送出路から送出することで、滞留しない濃度に一定して希釈調整することが可能になり、その結果送出路内で砥粒が滞留することがなく円滑に再利用に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態にかかるウォータジェット加工装置の構成例を示す概略図。
【図２】砥粒回収タンク周辺の構成例を示す概略図。
【図３】回収手段の構成例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態であるウォータジェット加工装置について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態にかかるウォータジェット加工装置２の構成例を示す概略図である。本実施の形態にかかるウォータジェット加工装置２は、被加工物Ｗに対して例えば純水の高圧液体と砥粒を混合し噴射することにより、被加工物Ｗを比較的自由な切断ラインで高精度に切断加工（即ち、ウォータジェット加工）することが可能な切断装置である。このウォータジェット加工装置２による切断対象である被加工物Ｗは、例えば、パッケージ化された半導体基板（例えば、ＣＳＰ基板）等の各種の半導体基板などである。
【００１３】
本実施の形態のウォータジェット加工装置２は、図１に図示するように、高圧ポンプ４と、高圧タンク６と、噴射ノズル８と、保持テーブル１０と、テーブル移動手段１２と、キャッチタンク１４と、フィルタ手段１６と、砥粒回収タンク１８とを備えている。
【００１４】
高圧ポンプ４は、外部から供給された液体を加圧して例えば６０〜８０ＭＰaの高圧液体を発生・供給する。高圧ポンプ４によって発生した高圧液体は、高圧管２０を介して高圧タンク６内に供給される。高圧タンク６は、耐高圧容器で構成され、砥粒と液体とが混合された加工液を貯留する。この砥粒は、例えば、ガーネット、ダイヤモンド、酸化アルミナ等の高硬度の材質からなる例えば数十〜数百μｍ程度の粒状物であり、高圧液体の切断効率を高めるために寄与する。
【００１５】
高圧タンク６には、更に、それぞれ高圧タンク６の底部付近まで延伸する長さを有す高圧液体供給管２１a及び加工液送出用配管２１bと、上層部まで延伸する長さを有す混合液送入配管２１cと、が配設されている。高圧液体供給管２１aは高圧管２０に接続されており、高圧タンク６の底部付近に高圧液体を供給する。加工液送出用配管２１bは底部付近に流入口を有し、高圧管２２を介して噴射ノズル８に連通している。高圧液体供給管２１aから供給された高圧液体により、高圧タンク６内に貯留されている砥粒が高圧液体と混合し加工液送出用配管２１bに入り込み、高圧管２２を介して噴射ノズル８まで送出され、加工液Ｊとして噴射ノズル８から高速で噴射される。
【００１６】
高圧加工液Ｊを噴射する噴射ノズル８は、高圧管２２と接合されたノズル管８aとノズル管８aの先端に装着されたオリフィス８bとからなる。保持テーブル１０は、被加工物が載置される板状部材で被加工物Ｗの形状に応じた形状に形成され、被加工物Ｗが固定される部分に被加工物Ｗの外形よりも若干小さい開口部（図示していない）が形成されており、加工液Ｊを通過させる。
【００１７】
保持テーブル１０には、テーブル移動手段２２が配設されている。テーブル移動手段２２は、例えば、電動モータ、ギヤ等の駆動機構などで構成されており、保持テーブル１０を水平方向（Ｘ軸およびＹ軸方向）に移動させる。テーブル移動手段２２によって保持テーブル１０を水平方向であるＸ軸およびＹ軸方向に移動させることにより、保持テーブル１０によって保持されている被加工物Ｗを噴射ノズル８に対してＸ軸およびＹ軸方向に相対的に移動させる。これにより、被加工物Ｗに対する加工液Ｊの噴射位置（切断箇所）を変更して、被加工物Ｗを連続的に切断する。
【００１８】
噴射ノズル８から噴射された加工液Ｊは、図１に示すようにキャッチタンク１４により受け止められる。キャッチタンク１４は、被加工物Ｗを貫通した加工液Ｊを貯水する貯水槽２４と、貯水槽２４に収容される複数の緩衝球を含有するバスケット２６とを含む。被加工物Ｗを貫通した加工液Ｊが複数の緩衝球に衝突し、複数の緩衝球が撹拌されて加工液Ｊの勢いが弱められる。また、キャッチタンク１４の側面には排水管２８が配設され、かかる排水管２８を介してフィルタ手段１６に接続されている。キャッチタンク１４内に貯留された加工液Ｊは、排水管２８を介して図示しない吸引ポンプの吸引作用によりフィルタ手段１６に送出される。
【００１９】
フィルタ手段１６は、排水路（図示せず）と、排水路内に配設され適切な大きさの砥粒が通過可能な砥粒回収フィルタ（図示せず）と、砥粒回収フィルタを通過した砥粒を砥粒回収タンク１８へ送出する配管３２と、不要な液体および不適切な大きさの砥粒を、配管３２を介して外部に排出するための排水ポンプ（図示せず）とを備える。排水ポンプを用いて砥粒を含む液体の流速を上げることによって、過度に小さい砥粒は砥粒回収フィルタを通過して沈下することなく水流に乗って排出される。また、過度に大きい砥粒は砥粒回収フィルタを通過できないため、これも排液とともに排出される。このため、粒径が切断加工に適切な所定範囲（例えば、砥粒の最適な粒径を約８０μｍとすると、粒径が４０〜１２０μｍの範囲）にある大きさの砥粒のみが含有される混合液が、砥粒回収フィルタを通過して砥粒回収タンク１８へ送出される。一方、上記所定範囲外の大きさの砥粒は、廃液として処理される。
【００２０】
続いて、本発明の実施形態である回収手段３０及び砥粒回収タンク１８について図２及び図３を参照して説明する。砥粒回収タンク１８は、ステンレス製の直方体形状に形成され、内部にフィルタ手段１６を通過した砥粒を含む混合液を貯留する。砥粒回収タンク１８の上部側面には、フィルタ手段１６から連通する配管３２が接続されている。かかる配管３２からフィルタ手段１６で選別された砥粒を含んだ混合液が送入される。送入された混合液は、砥粒Ａが砥粒回収タンク１８の下層部へ沈積し、上層部に上澄み液Ｂとに分離した状態で貯留される。その後、随時砥粒Ａは回収手段３０により高圧タンク６へ送出される。
【００２１】
回収手段３０は、図３に図示するように、砥粒回収タンク１８の下層部に沈積される砥粒Ａを吸引する砥粒吸引路３２と、砥粒回収タンク１８の上層部に存在する上澄み液体Ｂを吸引する液体吸引路３４と、砥粒吸引路３２を通して吸引された砥粒Ａと液体吸引路３４を通して吸引された液体Ｂとを混合させる混合室３６と、混合室３６内の砥粒Ａを混合室３６から送出するための送出路３８とから構成される。混合室３６は、例えば円筒形状のステンレス管で形成されており、その両端には、混合室３６の径よりも小径でもよいステンレス管で形成された砥粒吸引路３２と、砥粒吸引路３２と同径の送出路３８とが、配設されている。また、混合室３６の上部にはステンレス管で形成された液体吸引路３４が配設されている。少なくとも、混合室３６と、砥粒吸引路３２及び送出路３８が一直線上に配設され、砥粒吸引路３２と送出路３８が同径に形成されているのが好適である。
【００２２】
図２に戻って説明を続けると、砥粒吸引路３２は砥粒回収タンク１８の下層部に配設された回収管４０に接続している。また、液体吸引路３４には給液管４２の一端が接続されている。給液管４２の他端４２aは砥粒回収タンク１８の上層部の上澄み液Ｂが存在する領域に連通して固定されている。また、給液管４２にはバルブ手段４４が設けられている。バルブ手段４４は例えばニードルバルブ等の流量調整が可能なバルブで構成されている。かかるバルブ手段４４により上澄み液Ｂが混合室３６へ吸引される量を調節することができる。
【００２３】
更に、回収手段３０の送出路３８には配管４６の一端が接続されている。かかる配管４６の他端にはポンプ手段４８を介して高圧タンク６の混合液送入配管２１c(図１参照)へ連通している。ポンプ手段４８は例えばダイヤフラムポンプで構成される。ポンプ手段４８の吸引作用により回収手段３０の混合室３６に、砥粒吸引路３２を通して砥粒Ａが液体吸引路３４を通して上澄み液Ｂが吸引され、混合室３６内で混合され、送出路３８を通して混合液が送出される。このように、回収手段３０により混合液が配管４６内で滞留しない濃度に調整することができる。また、砥粒Ａの種類、粒径を変更する等により、配管４６内で滞留する濃度が変化する場合には、バルブ手段４４を調節し上澄み液Ｂの吸引量を調整することにより、送出される混合液の濃度をコントロールすることができる。
【００２４】
図１に戻って説明を続けると、ポンプ手段４８により砥粒Ａは上澄み液Ｂにより希釈され配管４６を介して高圧タンク６へ送出される。高圧タンク６は高圧管２０からの高圧液体の供給を停止し高圧タンク６内を常圧に戻した後に、混合液が混合液送入配管２１cから挿入される。その後、再び高圧タンク６内へ高圧ポンプ４から高圧液体が供給され、被加工物Ｗの加工に使用される。
【００２５】
上記記載の実施形態においては、液体吸引路３４をバルブ手段４４により調整を行っているが、様々な径の多数の液体吸引路３４を混合室３６に設けておき開閉バルブにより適宜上澄み液Ｂを吸引する液体吸引路３４を切り替える構成にしてもよい。また、砥粒Ａの濃度や粒径等を変更する都度、適した径の液体吸引路３４に交換するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００２６】
２      ウォータジェット加工装置
４      高圧ポンプ
６      高圧タンク
８      噴射ノズル
１０    保持テーブル
１４    キャッチタンク
１６    フィルタ手段
１８    砥粒回収タンク
３０    回収手段
３２    砥粒吸引路
３４    液体吸引路
３６    混合室
３８    送出路
４８    ポンプ手段
Ａ      砥粒
Ｂ      上澄み液
Ｊ      加工液
Ｗ      被加工物
【図１】
2010253610.tif 000003
【図２】
2010253610.tif 000004
【図３】
2010253610.tif 000005