(57)【要約】【課題】研磨材中に含まれる粒径の大きな研磨材や研磨材に含まれる異物を細かいメッシュの網を使用して篩い除去することにより基板の研磨やサンドブラスト加工での基板のダメージを減らすための篩装置及び篩方法を提案する。【解決手段】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、円柱又は円錐台形状の網の開口が７０μｍ以下の網状体の外部から内部に気流と共に研磨材を通過させ、該網状体を通過した研磨材を網状体の内部から外部に向け高圧ガスと共に網状体の内部で回転する研磨材吹き付けノズルを使用して研磨材を該網状体に吹き付けることにより網状体に詰まった研磨材及び異物を除去しながら、研磨材中に含まれる網状体の開口部より大きな粒径の研磨材及び研磨材中に含まれる異物を除去することにより細かいメッシュの網状体を使用しても網状体が詰まることなく研磨材の篩を可能とした。【選択図】              図８
2004167609.tif 000002
【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、円柱又は円錐台形状の開口が７０μｍ以下の網状体の外部から内部に気流と共に研磨材を通過させ、該網状体を通過した研磨材を網状体の内部から外部に向け高圧ガスと共に一定間隔で網状体に吹き付けることにより網状体に詰まった研磨材及び異物を除去しながら、研磨材中に含まれる網状体の開口部より大きな粒径の研磨材及び研磨材中に含まれる異物を除去することを特徴とする研磨材の篩方法。
【請求項２】
請求項１記載の研磨材中に含まれる大きな粒径の異物及び大きな粒径の研磨材を分離する研磨材の篩方法に於いて、研磨材を通過させるための円柱又は円錐形状の網状体を有し、網状体を通過した研磨材を円柱又は円錐形状の網状体の外側から気流の流れにより研磨材を導入し、研磨材吹き付けノズルを網状体の内側に沿って網状体とほぼ平行に回転移動させながら網状体を通過した研磨材を網状体の内側から圧力が０．０３Ｍｐａ以上であり０．４Ｍｐａ以下の高圧ガスを使用して、該研磨材吹き付けノズルより網状体に向け吹き付けることにより、網状体に詰まった研磨材及び研磨材中に含まれる異物を除去するようにしたことを特徴とする研磨材篩装置。
【請求項３】
請求項２記載の研磨材篩装置に於いて、研磨材用篩装置内の円柱又は円錐台の網状体下部に円錐又は円錐台形状の大粒子捕集部を設けることを特徴とする研磨材用篩装置。
【請求項４】
請求項２記載の研磨材篩装置に於いて、研磨材篩装置内の下部に篩装置の外周より内部に研磨材を吹き払い再び篩装置下部に溜まった研磨材を通過させるために研磨材吹き払いエアー導入部を設けることを特徴とする研磨材用篩装置。
【請求項５】
請求項２記載の研磨材篩装置に於いて、研磨材篩装置内部に設置された篩のための網状体内側及び、又は外側に篩のための網状体より線径が太く粗いメッシュの網を設置することを特徴とする研磨材篩装置。
【請求項６】
サンドブラスト装置のサンドブラスト装置本体とサイクロンの間及び、又は研磨材供給装置とサンドブラストノズルの間に請求項２記載の研磨材用篩装置を設置することによりサンドブラスト装置内の粒径の大きな研磨材及び研磨材に含まれる異物を除去することを特徴とするサンドブラスト装置に於ける研磨材の篩方法。
【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及び研磨加工等に使用する研磨材と研磨材中に混在する異物のうち、研磨材中に含まれる粒径の大きな粒子を分離するための研磨材篩方法及び研磨材篩装置に関し、詳細にはブラスト加工及び研磨加工等の研磨材を使用した研削及び研磨加工に於いて基板のダメージを減少させるため、研磨材を気流の流れに乗せ、網状体を通過させることにより網状体に含まれる網状体の隙間より粒径の大きな研磨材を除去するための研磨材用篩方法及び研磨材用篩装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、研磨材を使用した基板等を研磨及び切削する方法として、例えば研磨盤を回転させ水等に分散させた研磨材により基材を研磨する方法や、研磨材を基板に吹き付け切削加工を行うサンドブラスト加工が行われている。
【０００３】
これらの研磨方法に於いては研磨材中に粒径の大きいな研磨材及び異物が混入すると、基板にダメージを与え基板のクラックや傷が発生し、基板を損傷させたり、再研磨を行う必要があり研磨材中に含まれる大きな粒径の粉末を除去する必要があった。
【０００４】
そのため、研磨材中の大きな粒子を除去する方法としては、図１のように網の上に研磨材を乗せ、バイブレーターの振動により研磨材を篩落とす方法が一般的に行われている。
【０００５】
またサンドブラスト用の研磨材を篩う方法としては図２や図３のように集塵機等の負圧により発生する気流の流れに研磨材を乗せ、研磨材が下から上に流れる気流中に網状体を設置して研磨材中に含まれる大きな粒径の研磨材や研磨材中に含まれる大きな粒径の異物を除去する研磨材の篩方法が行われており、篩装置をサンドブラスト装置に組み込むことにより研磨材中に含まれる大粒径の研磨材や異物をサンドブラスト加工中に除去することにより、例えばサンドブラスト加工によるプラズマディスプレイの隔壁形成等のサンドブラスト加工による基板の微細パターン加工等に於いて、基板へのダメージを少なくすることによりサンドブラスト加工の歩留まりを向上させてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１のように網の上部から研磨材を落としてバイブレーターの振動により研磨材を篩う方法や図２及び図３のように集塵機等の負圧により発生する気流の流れに研磨材を乗せ、研磨材が下から上に流れる気流中に網状体を設置して研磨材中に含まれる大きな粒径の研磨材や研磨材中に含まれる大きな粒径の異物を除去する篩方法では、篩に使用する網状体のメッシュが２００メッシュの網を設置することが限界であり、それ以上細かいメッシュの網状体を設置した場合には網状体のメッシュが詰まり、篩できない問題があった。
【０００７】
研磨材を使用する基板等の研磨加工に於いては、例えば２０μｍ程度の粒子を使用して研磨作業を行った場合２００メッシュの篩を使用して研磨材を篩った場合７０μｍ程度の粒子も混入して基板に研磨傷が発生し精度の良い研磨作業が行えない問題が発生した。
【０００８】
また研磨材を使用するサンドブラスト加工に於いては、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。
【０００９】
そのため研磨材粒径及びサンドブラスト加工によるパターン切削加工に於ける切削パターンも細かくなる傾向にあり、大きな粒径の研磨材や異物が研磨材中に混入するとパターンの間に詰まってしまい加工できない問題が発生してきた。
【００１０】
また大きな粒径の研磨材や異物が混入すると、ガラス基板やシリコンウェハー等の加工基板にカケやクラックが発生し基板にダメージを与える問題が発生した。
【００１１】
特にプラズマディスプレイの隔壁形成では量産化に対応するため加工圧力を上げ、加工速度を速くした場合に従来の２００メッシュ程度の篩では加工した隔壁を破壊して加工の歩留まりが上がらない問題が発生した。
【００１２】
【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、円柱又は円錐台形状の網の開口が７０μｍ以下の網状体の外部から内部に気流と共に研磨材を通過させ、該網状体を通過した研磨材を網状体の内部から外部に向け高圧ガスと共に網状体の内部で回転する研磨材吹き付けノズルを使用して研磨材を該網状体に吹き付けることにより網状体に詰まった研磨材及び異物を除去しながら、研磨材中に含まれる網状体の開口部より大きな粒径の研磨材及び研磨材中に含まれる異物を除去することにより細かいメッシュの網状体を使用しても網状体が詰まることなく研磨材の篩が可能となった。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨材の篩方法及び篩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。
【００１４】
本発明に使用される研磨材の篩装置は、図６のように篩装置本体５及びサイクロン３２及び集塵機３５及び研磨材供給装置３０よりなる。
【００１５】
図６に於いて研磨材は研磨材供給装置より一定量の研磨材が集塵機の負圧による気流の流れにより研磨材供給管を介して篩装置外周部の円周上の一部に設けられた篩装置の研磨材導入部に供給され、図４に於いて研磨材導入部に供給された研磨材は篩装置本体の外周部を気流の流れと共に篩装置外周を旋回しながら篩装置内に設けられた円柱又は円錐台形状の開口が７０μｍ以下である網状体を通過する。
【００１６】
円柱又は円錐台形状の網状体内部に設けた、モーター等の駆動手段により網状体とほぼ平行に回転移動するようにしたスリット形状もしくは穴を縦に連続して形成した研磨材噴射ノズルより高圧エアーを噴射し網状体内部に導入した研磨材を網状体内部より網状体に向け噴射することにより、網状体に詰まった研磨材を除去した。
【００１７】
網状体を通過した研磨材は、サイクロンにより捕集され、研磨材捕集容器に捕集される。
【００１８】
研磨材の比重が重い場合は研磨材が篩装置下部に残留しやすいため、図８のように篩装置下部に篩装置下部に溜まった研磨材を吹き上げるための研磨材吹き払いエアー導入部を設けることが望ましい。
【００１９】
また網状体を通過できなかった大きな粒径の研磨材及び異物を取り出すための排出部４１を篩装置下部に設けることが望ましい。
【００２０】
メッシュの細かい網状体が研磨材により摩耗することを減らすために網状体内側及び、又は外側に篩のための網状体より線径が太く粗いメッシュの網を設置することが望ましい。
【００２１】
図７はサンドブラスト装置本体とサイクロンの間及び研磨材供給装置とサンドブラストノズルの間に篩装置を組み込んだサンドブラスト装置を示した図である。
【００２２】
研磨材供給装置より研磨材供給管を介して研磨材が一定量サンドブラスト装置本体内に設置されたサンドブラストノズルより噴射され、噴射された研磨材はサンドブラスト装置本体から本体導管を介してサイクロン手前に設置された篩装置に入り、篩装置内で円柱又は円錐台形状の網状体の外周を旋回しながら網状体内に研磨材が導入され、研磨材が網状体により篩われる。
【００２３】
網状体に研磨材が詰まらないように網状体内部より高圧ガスを使用して網状体内部に導入された研磨材を網状体に向け吹き付けることにより網状体に詰まった研磨材を除去する。
【００２４】
篩装置により大きな粒径の研磨材及び異物を除去した研磨材はサイクロンにより捕集され研磨材タンクに入り、サンドブラスト加工により破砕された研磨材及び加工物を切削したことにより発生したダストは集塵機導管を経て集塵機に捕集される。
【００２５】
サンドブラスト加工が終了後、加圧弁を開けることにより研磨材圧力タンク内に研磨材タンクより研磨材が供給され、加圧弁を閉じて研磨材圧力タンク内に高圧ガスを導入し、研磨材供給装置から研磨材をサンドブラストノズルに送ることにより再びサンドブラスト加工が行われる。
【００２６】
研磨材供給装置から研磨材供給管を経てサンドブラストノズルへ行く途中に篩装置を設置することにより、サンドブラストノズルより大きな粒径の研磨材及び異物が噴射されなくなる。
【００２７】
研磨材供給装置から供給された研磨材は篩装置の研磨材導入部より研磨材が篩装置内に導入され、円柱又は円錐台形状の網状体の外周を旋回しながら網状体を通過して研磨材排出口より研磨材供給管を経てサンドブラストノズルより研磨材が噴射されサンドブラスト加工が行われる。
【００２８】
サンドブラストノズル前に設置された篩装置内の網状体に詰まった研磨材を除去するために網状体内部に設置された研磨材噴射ノズルよりサンドブラストノズルより噴射する高圧ガスより高い圧力の高圧ガスを吹き付けることにより網状体内部に導入された研磨材を網状体に吹き付け網状体に詰まった研磨材を除去する。
【００２９】
【実施例】
以下に、前述した本発明の研磨材の篩方法及び篩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。
【００３０】
［実施例１］
図６及び図８の篩装置を使用して研磨材の篩を行う。
【００３１】
篩の条件としては、縦溝のローラーを回転することにより研磨材を一定量送るようにした研磨材供給装置を使用して、研磨材として平均粒径１７μｍのアルミナ粉末を１分間に２００ｇの速度で篩装置に送り、円柱形状にした開口２６μｍの５００メッシュのステンレス網を使用して研磨材を篩った。
【００３２】
研磨材噴射ノズルは０．３ミリ幅のスリットより０．１ＭＰａの高圧エアーを使用して円柱形状のステンレス網に内側より研磨材噴射ノズルを６０ｒｐｍの回転数で回転させ、ステンレスメッシュを通過した研磨材を高圧エアーにて吹き付けることによりステンレスメッシュに詰まった研磨材を除去しながら篩を行った。
【００３３】
サイクロンにて捕集され研磨材捕集容器に入った研磨材と篩前の研磨材を堀場製作所製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−３００にて粒度分布の測定を行ったところ、篩前には５０μｍの粒子が約０．３％存在したが篩後には３５μｍ以上の粒子は存在しておらず大きな粒子を除去することができた。
【００３４】
［実施例２］
図７のサンドブラスト装置を使用して、サンドブラスト装置内でサンドブラスト装置本体とサイクロンの間及び研磨材供給装置とサンドブラストノズルの間に本発明の篩装置を設置してサンドブラスト加工を行った。
【００３５】
研磨材として平均粒径１３μｍのステンレスパウダー粉末を使用してサンドブラスト加工により旭硝子製低融点ガラスペーストを塗布したガラス基板上にサンドブラスト用ドライフィルムとして東京応化工業製ＢＦ−７０４にてパターンを形成し、ライン幅７０μｍピッチ２３０μｍで隔壁高さ１８０μｍのプラズマディスプレイ用隔壁を形成した。
【００３６】
サンドブラストノズルから噴射した高圧エアーの圧力は０．２ＭＰａに設定し、３００ｇ／ｍｉｎの噴射量の研磨材をサンドブラストノズルから噴射し加工を行った。
【００３７】
サンドブラスト装置本体とサイクロンの間の篩装置は、網状体として円柱形状の開口３４ミクロンのステンレス４００メッシュの網を使用し、研磨材噴射ノズルより０．１ＭＰａの高圧エアーを吹き出し、網を通過したステンレス粉末を網の内側より外側に向け６０ｒｐｍの回転数で網に沿って回転させながら噴射して網に詰まった研磨材を除去しながら篩を行った。
【００３８】
研磨材供給装置とサンドブラストノズルの間に設置した篩装置は、網状体として円柱形状で開口４３ミクロンのステンレス３２５メッシュの網を使用し、研磨材噴射ノズルより０．２５ＭＰａの高圧エアーを吹き出し、網を通過したステンレス粉末を網の内側より外側に向け３０ｒｐｍの回転数で網に沿って回転させながら噴射して網に詰まった研磨材を除去しながら篩を行った。
【００３９】
篩装置を設置しないでサンドブラスト加工によりプラズマディスプレイの隔壁形成を行ったときは１０枚中２枚に隔壁の欠けが見つかったが、篩装置を設置したときは１枚の見受けられなかった。
【００４０】
またサンドブラスト装置に投入した新品の研磨材と篩装置を入れたサンドブラスト装置内の研磨材を堀場製作所製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−３００にて粒度分布の測定を行ったところ、新品の研磨材中には６０μｍの粒子が約０．３％見受けられたが、サンドブラスト装置内には５０μｍ以上の粒子は見受けられなかった。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した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、円柱又は円錐台形状の網状体の外部から内部に気流と共に研磨材を通過させ、該網状体を通過した研磨材を網状体の内部から外部に向け高圧ガスと共に網状体の内部で回転する研磨材吹き付けノズルを使用して研磨材を該網状体に吹き付けることにより網状体に詰まった研磨材及び異物を除去しながら、研磨材中に含まれる網状体の開口部より大きな粒径の研磨材及び研磨材中に含まれる異物を除去することにより開口が７０μｍ以下の細かいメッシュの網状体を使用しても網状体が詰まることなく研磨材の篩を可能とすることにより基板の研磨やサンドブラスト加工に於いて基板にダメージを与えることなく研磨加工や切削加工を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】網にバイブレーターにより振動を与え、網の上から研磨材を通過させることにより研磨材を篩う従来の篩装置の側面図。
【図２】気流の流れに研磨材を気流の流れに乗せ、網の下から上に研磨材を通過させることにより研磨材を篩う装置の説明図。
【図３】気流の流れに研磨材を気流の流れに乗せ、網の下から上に研磨材を通過させることにより研磨材を篩う装置の側面図。
【図４】本発明の網状体の内側から研磨材を吹き付ける篩装置の説明用アイソメ図。
【図５】本発明の網状体の内側から研磨材を吹き付ける篩装置の平面図。
【図６】本発明の篩装置を使用して研磨材を篩う研磨材篩装置の正面図。
【図７】本発明の篩装置を組み込んだサンドブラスト装置の正面図。
【図８】本発明の網状体の内側から研磨材を吹き付ける篩装置の正面断面図。
【符号の説明】
２  篩装置
３  網状体
５  篩装置本体
６  篩前の研磨材
７  篩後の研磨材
８  気流の流れ
９  大きな粒径の研磨材及び異物
１１  研磨材層
１２  研磨材量調整部
２０  研摩材噴射ノズル
２１  研磨材噴射ノズル駆動モーター
２２  バイブレータ
２３  駆動シャフト
２４  研磨材導入部
２５  研磨材排出口
２６  篩装置のサイクロン連結部
２７  研磨材捕集容器
２８  研磨材供給管（研摩材供給ホース）
３０  研磨材供給装置
３１  サンドブラスト装置本体
３２  分級装置（サイクロン）
３３  サンドブラスト用ノズル
３５  集塵機
３６  研磨材タンク
３７  加圧弁
３８  研磨材圧力タンク
３９  集塵用導管
４０  研磨材吹き払いエアー導入部
４１  大きな粒径の研磨材及び異物排出部
４２  サンドブラスト装置本体導管
４５  ノズル駆動部
【図１】
2004167609.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004167609.tif 000009
【図８】
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