(57)【要約】【課題】ウォータージェット加工装置に設置される緩衝槽の劣化を防止して、頻繁な交換を不要とする。【解決手段】保持手段２において被加工物８を保持し、噴射ノズル３０から砥粒と水とが混合された加工水３０ａを噴射ノズル３０から噴射して被加工物８を加工するウォータージェット加工装置１において、被加工物８を貫通した加工水３０ａを貯水する貯水槽４０と貯水槽４０に収容されるバスケット４１とバスケット４１に収容される複数の緩衝球４２とから構成される緩衝槽４を噴射ノズル３０の直下に設ける。緩衝球４２が撹拌されることによって、加工水の勢いを弱めることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物に砥粒と水とが混合された加工水を噴射ノズルから噴射して該被加工物を加工する加工水噴射手段と、該噴射ノズルの直下に配設され該被加工物を貫通した加工水を受け止めて該加工水の勢いを弱める緩衝槽とを少なくとも備えたウォータージェット加工装置であって、
該緩衝槽は、該被加工物を貫通した加工水を貯水する貯水槽と、該貯水槽に収容されるバスケットと、該バスケットに収容される複数の緩衝球とから構成されるウォータージェット加工装置。
【請求項２】
前記緩衝球の直径は３ｍｍ〜８ｍｍである請求項１に記載のウォータージェット加工装置。
【請求項３】
前記緩衝球を構成する材料には、前記加工水に含まれる砥粒を構成する材料と同一の材料が含まれる請求項１または２に記載のウォータージェット加工装置。
【請求項４】
前記緩衝球は、アルミナセラミックスにより形成される請求項３に記載のウォータージェット加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒と水とを混合した加工水を高圧噴射して被加工物の加工を行うウォータージェット加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが形成されたウェーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置等の分割装置を用いて個々のデバイスに分割され、パッケージングされて各種電子機器に利用されている。
【０００３】
例えば、ＣＳＰ（Chip Size Package）と呼ばれる半導体チップとほぼ同じサイズのパッケージを製造する場合においては、ストリートによってマトリクス状に区画されたリードフレームにおける区画された各領域にチップが配置され、配置されたすべてのチップが樹脂封止されてＣＳＰ基板が形成された後に、当該ストリートが切断されて個々のＣＳＰに分割される。
【０００４】
ところが、リードフレームを切削ブレードで切削すると、バリが生じてリード端子が短絡するという問題がある。また、他の被加工物を切断する場合にも同様の問題がある。そこで、本出願人は、砥粒と水とを混合した加工水を５０〜１００ＭＰａ程の高圧で噴射ノズルから噴射して切断を行うウォータージェット加工装置を開発した。このウォータージェット加工装置においては、噴射された加工水が被加工物を貫通するため、貫通した加工水の噴射方向には、加工水の勢いを弱めるための緩衝槽が設置されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３０９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、緩衝槽は、加工水の圧力によって経時的に劣化するため、頻繁に緩衝槽を交換しなければならないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウォータージェット加工装置に設置される緩衝槽の劣化を防止して、頻繁な交換を不要とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物に砥粒と水とが混合された加工水を噴射ノズルから噴射して被加工物を加工する加工水噴射手段と、噴射ノズルの直下に配設され被加工物を貫通した加工水を受け止めて加工水の勢いを弱める緩衝槽とを少なくとも備えたウォータージェット加工装置に関するもので、緩衝槽は、被加工物を貫通した加工水を貯水する貯水槽と、貯水槽に収容されるバスケットと、バスケットに収容される複数の緩衝球とから構成されることを特徴とする。
【０００９】
上記ウォータージェット加工装置において、緩衝球の直径は３ｍｍ〜８ｍｍであることが望ましい。
【００１０】
また、緩衝球を構成する材料には、加工水に含まれる砥粒を構成する材料と同一の材料が含まれることが望ましい。この場合において、緩衝球は、例えばアルミナセラミックスにより形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、複数の緩衝球をバスケットに収容して緩衝槽を構成したことにより、被加工物を貫通した加工水が複数の緩衝球に衝突し、複数の緩衝球が攪拌されて加工水の勢いが弱められる。特に、緩衝球の直径を３ｍｍ〜８ｍｍとすることによって、より効果的に加工水の勢いが弱められる。
【００１２】
また、緩衝球を構成する材料に、加工水に含まれる砥粒を構成する材料と同一の材料が含まれると、加工水からの衝撃によって緩衝球が破損しても、加工水を循環させて再利用するのに支障が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示すウォータージェット加工装置１は、被加工物を保持する保持手段２と、保持手段２に保持された被加工物に加工水を噴射して被加工物を加工する加工水噴射手段３と、噴射された加工水を受け止めて加工水の勢いを弱める緩衝槽４とを少なくとも備えている。
【００１４】
保持手段２は、被加工物が載置される板状部材２０と、被加工物の形状に対応した形状に形成され垂直方向に貫通する貫通部２１と、被加工物が載置される際の位置決めの基準となる複数の位置決めピン２２とから構成されている。
【００１５】
保持手段２は、第一の送り手段５によって駆動されてＹ軸方向（図１における矢印Ｙの向き）に移動可能となっている。第一の送り手段５は、Ｙ軸方向に配設されたボールネジ５０と、ボールネジ５０の一端に連結されボールネジ５０を回動させるパルスモータ５１と、ボールネジ５０に平行に配設されたガイドレール５２と、保持手段２を支持しガイドレール５２に摺接すると共に内部のナットがボールネジ５０に螺合する保持手段支持部５３と、ボールネジ５０とパルスモータ５１とガイドレール５２とを支持する基部５４とから構成され、パルスモータ５１に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、ガイドレール５２にガイドされて保持手段支持部５３がＹ軸方向に移動する構成となっている。
【００１６】
保持手段２は、第二の送り手段６によって駆動されてＺ軸方向（図１における矢印Ｚの向き）に移動可能となっている。第二の送り手段６は、Ｚ方向に配設され基部５４の内部のナットに螺合するボールネジ６０と、ボールネジ６０の一端に連結されボールネジ６０を回動させるパルスモータ６１と、ボールネジ６０に平行に配設され基部５４と摺接するガイドレール６２と、ボールネジ６とパルスモータ６１とガイドレール６２とを支持する基部６３とから構成され、パルスモータ６１に駆動されてボールネジ６０が回動するのに伴い、ガイドレール６２にガイドされて第一の送り手段５及び保持手段２がＺ軸方向に移動する構成となっている。
【００１７】
保持手段２は、第三の送り手段７によって駆動されてＸ軸方向（図１における矢印Ｘの向き）に移動可能となっている。第三の送り手段７は、Ｘ軸方向に配設され基部６３の内部のナットに螺合するボールネジ７０と、ボールネジ７０の一端に連結されボールネジ７０を回動させるパルスモータ７１と、ボールネジ７０に平行に配設され基部６３と摺接するガイドレール７２と、ボールネジ７０とパルスモータ６１とガイドレール６２とを支持する基部７３とから構成され、パルスモータ７１に駆動されてボールネジ７０が回動するのに伴い、ガイドレール７２にガイドされて第二の送り手段６、第一の送り手段５及び保持手段２がＸ軸方向に移動する構成となっている
【００１８】
加工水噴射手段３は、粒径¢３０μｍ〜¢５０μｍのアルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）製の砥粒と水とが混合した加工水を下方に噴射する噴射ノズル３０を備えており、噴射ノズル３０には、ポンプ３１を介して加工水を貯留する加工水タンク３２が連結され、加工水タンク３２からポンプ３１によって噴射ノズル３０に加工水が供給される構成となっている。また、図示の例では、使用済みの加工水を循環させて再利用するための循環経路４６が加工水タンク３２に連結されており、循環経路４６を通る加工水が加工水タンク３２に流入する。
【００１９】
緩衝槽４は、噴射ノズル３０の直下に配設されている。図２に示すように、緩衝槽４は、噴射ノズル３０から噴射された加工水を貯水する貯水槽４０と、貯水槽４０に収容される網状のバスケット４１と、バスケット４１に収容される複数の緩衝球４２とから構成されている。貯水槽４０は、例えばステンレス等で形成され、図示の例では、排水槽４３の中に貯水槽４０が収容された構成となっており、貯水槽４０から溢れた加工水を排水槽４３に移して排水することができる。
【００２０】
貯水槽４０には、循環経路４６に加工水を流出させる流出口４４を備えている。流出口４４にはバルブを備えていることが望ましい。図１に示すように、循環経路４６には加工水精錬部５０が介在しており、使用済みの加工水を再び使用できる状態にして加工水タンク３２に流す。一方、排水槽４３には、排水経路４７に流出させる流出口４５を備えている。
【００２１】
緩衝球４２は、加工水に含まれる砥粒を構成するアルミナセラミックスと同種の耐摩耗性に優れたアルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）により形成されたボールである。緩衝球４２としては、例えばアズワン株式会社が提供する「アルミナボール」を使用することができる。緩衝球の直径は、例えば３ｍｍ〜８ｍｍである。
【００２２】
図３に示すＣＳＰ基板８は、被加工物の一例であり、３つのブロック８ａ、８ｂ、８ｃによって構成されている。個々のブロックには、横方向ストリートＳ１及び縦方向ストリートＳ２によって区画されて複数のＣＳＰ８０が形成されており、ストリートＳを縦横に切断することによって、個々のＣＳＰ８０に分割される。
【００２３】
ＣＳＰ基板８を個々のＣＳＰ８０に分割するに際し、ＣＳＰ基板８は、図４に示す第一の治具９ａ及び図５に示す第二の治具９ｂに支持される。いずれの治具も、支持板９０と蓋部材９１とがヒンジ９２によって開閉自在に連結された構成となっており、支持板９０には、図１に示した保持手段２に形成された位置決めピン２２を嵌合させる嵌合孔９３が位置決めピン２２と同数形成されている。また、蓋部材９１には、加工水を通すための貫通窓９４が形成されている。支持板９０の側面には係合穴９５が形成され、蓋部材９１には係合穴９５に係合して係合片９６が形成されており、支持板９０にＣＳＰ基板８が載置された状態で係合片９６が係合穴９５に係合すると、支持版９０と蓋部材９１とが閉状態でロックされ、ＣＳＰ基板８が支持版９０と蓋部材９１によって挟持される。
【００２４】
図４に示す第一の治具９ａは、図３に示した横方向ストリートＳ１を切断する際に用いる治具であり、支持版９０において、ＣＳＰ基板８を保持した状態におけるすべての横方向ストリートＳ１の下方には、加工水を通すための貫通溝９７が横方向ストリートＳ１と同じ向きに形成されている。図示の例における貫通溝９７は、連続して形成されている。
【００２５】
一方、図５に示す９ｂは、図３に示した縦方向ストリートＳ２を切断する際に用いる治具であり、支持版９０において、ＣＳＰ基板８を保持した状態におけるすべての縦方向ストリートＳ２の下方には、加工水を通すための貫通溝９８が縦方向ストリートＳ２と同じ向きに形成されている。図示の例における貫通溝９８は、連続して形成されている。
【００２６】
図１を参照して説明すると、ＣＳＰ基板８を保持した第一の治具９ａは、位置決めピン２２に嵌合孔９３が嵌合されて保持手段２に保持される。そして、第一の送り手段５及び第三の送り手段７による駆動により、ＣＳＰ基板８に形成された横方向ストリートＳ１のうちの両端のいずれかを、噴射ノズルの直下に位置付ける。
【００２７】
そして、噴射ノズル３０から砥粒と水とが混合した加工水を下方に高圧噴射すると共に、第三の送り手段７によってＣＳＰ基板８をＸ軸方向に移動させながら、Ｘ軸方向に相当する横方向のストリートＳ１を切断する。横方向のストリートＳ１を１本切断した後は、第一の送り手段５によってＣＳＰ基板８を若干Ｙ軸方向に移動させてから、再び第三の送り手段７によってＣＳＰ基板８をＸ軸方向に移動させ、隣の横方向のストリートＳ１を切断する。このような動作を連続的に繰り返し、第一の治具９ａの支持版９０に形成された貫通溝９７に沿って加工水が噴射されるようにする。これによって、横方向ストリートＳ１がすべて切断される。
【００２８】
次に、保持手段２から第一の治具９ａを取り外すと共に、第一の治具９ａからＣＳＰ基板８を取り外し、第一のストリートＳ１が切断されたＣＳＰ基板８を、第二の治具９ｂに保持させる。そして、第二の治具９ｂを保持手段２に保持させる。
【００２９】
次に、第一の送り手段５及び第三の送り手段７による駆動により、ＣＳＰ基板８に形成された縦方向ストリートＳ２のうちの両端のいずれかを、噴射ノズルの直下に位置付ける。そして、噴射ノズル３０から砥粒と水とが混合した加工水を下方に高圧噴射すると共に、第一の送り手段５によってＣＳＰ基板８をＹ軸方向に移動させながら、Ｙ軸方向に相当する縦方向ストリートＳ２を切断する。縦方向ストリートＳ２を１本切断した後は、第三の送り手段７によってＣＳＰ基板８を若干Ｘ軸方向に移動させてから、再び第一の送り手段５によってＣＳＰ基板８をＹ軸方向に移動させ、隣の縦方向ストリートＳ２を切断する。このような動作を連続的に繰り返し、第二の治具９ｂの支持版９０に形成された貫通溝９８に沿って加工水が噴射されるようにする。これによって、縦方向ストリートＳ２がすべて切断され、個々のＣＳＰに分割される。
【００３０】
図６に示すように、切断中は、噴射された加工水３０ａがＣＳＰ基板８を貫通し、高圧のまま緩衝槽４に達する。噴射ノズル３０の直下に位置する緩衝槽４を構成する貯水槽４０には網状のバスケット４１が収容され、バスケット４１には複数の緩衝球４２が収容されているため、高圧の加工水は、緩衝球４２に衝突する。そして、加工水が衝突した緩衝球４２は回転し、加工水が衝突しなかったものも含めて複数の緩衝球４２が撹拌されるため、加工水の勢いは弱められる。また、勢いが弱まった加工水は、網状のバスケット４１を通って落下して貯水槽４０に溜まっていく。このように、加工水は、緩衝球４２によって噴射時の勢いが弱められた後に、貯水槽４０に溜まっていくため、貯水槽４０が劣化することがない。
【００３１】
なお、緩衝球４２の直径が１０ｍｍ以上になると、撹拌が停滞して噴射ノズル３０の直下に緩衝球４２に穴が開き、緩衝槽４としての機能が損なわれることが確認された。一方、緩衝球４２の直径が２ｍｍ以下になると、撹拌が激しくなりすぎて加工水の勢いを吸収できなくなり、バスケット４１及び貯水槽４０を損傷させることも確認された。緩衝球４２の直径を３ｍｍ〜８ｍｍ、好ましくは６ｍｍとすることで、加工水の勢いによって緩衝球４２が撹拌され、より効果的に加工水の勢いを弱めることができる。
【００３２】
貯水槽４０に溜まった使用済みの加工水は、排水経路４７から排水されるか、循環経路４６の加工水精錬部５０によって浄化されて加工水タンク３２に戻されて再利用される。緩衝球４２を構成する材料に、加工水に含まれる砥粒を構成する材料と同一の材料が含まれると、加工水からの衝撃によって緩衝球が破損しても、その破損したものを砥粒として循環させて再利用することができる。例えば、緩衝球４２がアルミナセラミックスにより形成され、砥粒にアルミナセラミックスが含まれると、緩衝球４２が破損しても、加工水を循環させて再利用するのに支障が生じない
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ウォータージェット加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】緩衝槽の一例を示す分解斜視図である。
【図３】被加工物の一例を示す平面図である。
【図４】治具の第一の例を示す斜視図である。
【図５】治具の第二の例を示す斜視図である。
【図６】被加工物を切断する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：ウォータージェット加工装置
２：保持手段
２０：板状部材  ２１：貫通部  ２２：位置決めピン
３：加工水噴射手段
３０：噴射ノズル  ３１：ポンプ  ３２：加工水タンク
４：緩衝槽
４０：貯水槽  ４１：バスケット  ４２：緩衝球  ４３：排水槽
４４、４５：流出口  ４６：循環経路  ４７：排水経路
５：第一の送り手段
５０：ボールネジ  ５１：パルスモータ  ５２：ガイドレール
５３：保持部材支持部  ５４：基部
６：第二の送り手段
６０：ボールネジ  ６１：パルスモータ  ６２：ガイドレール  ６３：基部
７：第三の送り手段
７０：ボールネジ  ７１：パルスモータ  ７２：ガイドレール  ７３：基部
８：ＣＳＰ基板
８０：ＣＳＰ  Ｓ：ストリート
９ａ：第一の治具、９ｂ：第二の治具
９０：支持板  ９１：蓋部材  ９２：ヒンジ  ９３：嵌合孔  ９４：貫通窓
９５：係合穴  ９６：係合片  ９７、９８：貫通溝
【図１】
2008012633.tif 000003
【図２】
2008012633.tif 000004
【図３】
2008012633.tif 000005
【図４】
2008012633.tif 000006
【図５】
2008012633.tif 000007
【図６】
2008012633.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月12日(2007.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
貯水槽４０には、循環経路４６に加工水を流出させる流出口４４を備えている。流出口４４にはバルブを備えていることが望ましい。図１に示すように、循環経路４６には加工水精錬部０が介在しており、使用済みの加工水を再び使用できる状態にして加工水タンク３２に流す。一方、排水槽４３には、排水経路４７に流出させる流出口４５を備えている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
貯水槽４０に溜まった使用済みの加工水は、排水経路４７から排水されるか、循環経路４６の加工水精錬部０によって浄化されて加工水タンク３２に戻されて再利用される。緩衝球４２を構成する材料に、加工水に含まれる砥粒を構成する材料と同一の材料が含まれると、加工水からの衝撃によって緩衝球が破損しても、その破損したものを砥粒として循環させて再利用することができる。例えば、緩衝球４２がアルミナセラミックスにより形成され、砥粒にアルミナセラミックスが含まれると、緩衝球４２が破損しても、加工水を循環させて再利用するのに支障が生じない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008012633.tif 000009