(57)【要約】      （修正有）【課題】ノズルから噴射される加工水の砥粒濃度を均一にして、加工精度を安定させることができるウォータージェット加工装置を提供する。【解決手段】被加工物保持機構と、該被加工物保持機構に保持された被加工物にウォータージェットを噴射するノズル５２２と、該ノズルに砥粒を混入した加工水を供給する加工水供給手段６とを具備するウォータージェット加工装置であって、加工水供給手段は高圧水生成手段６２と加工水送出手段６４とを具備しており、加工水送出手段は、シリンダと該シリンダ内を第１の室と第２の室に区画し両室の圧力によって変位可能な仕切り部材とを具備し、第１の室は高圧水生成手段に連通されているとともに第１の室内の高圧水を適宜排出する排水手段に連通されており、第２の室は加工水を貯留する加工水貯留手段６３に連通されているとともにノズルに連通されており、第２の室の加工水を攪拌する加工水攪拌手段８を備えている。【選択図】        図６
2004276182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する被加工物保持機構と、該被加工物保持機構に保持された被加工物にウォータージェットを噴射するノズルと、該ノズルに砥粒を混入した加工水を供給する加工水供給手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
加工水供給手段は、高圧水生成手段と、該高圧水生成手段からの高圧水によって加工水を該ノズルに送り出す加工水送出手段とを具備しており、
該加工水送出手段は、シリンダと、該シリンダ内を第１の室と第２の室に区画し変位可能な仕切り部材とを具備し、
該第１の室は、該高圧水生成手段に連通されているとともに、該第１の室内の高圧水を適宜排出する排水手段に連通されており、
該第２の室は、加工水を貯留する加工水貯留手段に連通されているとともに、該ノズルに連通されており、
該第２の室の加工水を攪拌する加工水攪拌手段を備えている、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置。
【請求項２】
該加工水攪拌手段は、該第２の室に開口する攪拌水噴射ノズルと、該攪拌水噴射ノズルに攪拌水を供給する攪拌水供給手段とからなっている、請求項１記載のウォータージェット加工装置。
【請求項３】
該攪拌水噴射ノズルの噴出口は、該第２の室を構成するシリンダの底壁に向けて開口されている、請求項１又は２記載のウォータージェット加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を高圧のウォータージェットを噴射して切断するウォータージェット加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリートといわれる切断ラインに沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。
携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージもチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する小型化できるパッケージ技術が開発されている。ＣＳＰ技術の一つとして、Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄ  Ｐａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）と称するパッケージ技術が実用化されている。このＱＦＮと称するパッケージ技術は、半導体チップの接続端子に対応した接続端子が複数形成されているとともに半導体チップ毎に区画するストリートが格子状に形成された銅板等の金属板に複数個の半導体チップをマトリックス状に配設し、半導体チップの裏面側から樹脂をモールディングした樹脂部によって金属板と半導体チップを一体化することによりＣＳＰ基板を形成する。このＣＳＰ基板をストリートに沿って切断することにより、個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。
【０００３】
上記ＣＳＰ基板の切断は、一般にダイシング装置とよばれる精密切削装置によって施される。このダイシング装置は、環状の砥粒層を備えた切削ブレードを備え、この切削ブレードを回転させつつＣＳＰ基板のストリートに沿って相対移動することにより、ＣＳＰ基板をストリートに沿って切削し、個々のＣＳＰに分割する。しかるに、ＣＳＰ基板を切削ブレードによって切断すると、接続端子にバリが生じ、隣接する接続端子同士が短絡してチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の品質および信頼性を低下させるという問題がある。
【０００４】
また、ＣＳＰ基板に限らず、半導体ウエーハ等の被加工物を切削ブレードによって切削すると、被加工物の表面に微細な切削屑が付着して汚染するという問題もある。
このような切削ブレードによる切断における問題を解消する切断技術として、被加工物保持機構によって保持された被加工物にシリカやガーネット等の砥粒を混入した高圧のウォータージェットをノズルから噴射して被加工物を切断するウォータージェット切断加工が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００２−２０５２９８号公報
【０００６】
しかるに、加工水を昇圧する増圧機構は、大径のピストン室と小径のプランジャ室を備えたシリンダと、ピストン室に配設されるピストンと、該ピストンに連結されプランジャ室に嵌入されるプランジャとからなっており、加工水がプランジャ室に導入され、ピストン室に油圧が導入されることにより、ピストンとプランジャの受圧面積の差によって加工水を高圧にするようになっている。このような構成の増圧機構においては、ピストン室の圧力とプランジャ室の圧力は上記受圧面積の差に対応した圧力差があるため、高圧なプランジャ室側からピストン室側へ加工水が侵入する。しかるに、加工水には微細な砥粒が混入しているため、この砥粒がプランジャ室壁およびプランジャを早期に磨耗する原因となる。従って、増圧機構のメンテナンスを頻繁に行わなければならず、ランニングコストが高額になるという問題がある。
【０００７】
上述した問題を解消するために本出願人は、砥粒が混入した加工水をノズルに送り出す加工水送出手段をシリンダと、該シリンダ内を第１の室と第２の室に区画し該両室の圧力によって変位可能な仕切り部材とによって構成し、第１の室を高圧水生成手段に連通するとともに排水手段に連通し、第２の室を加工水貯留手段に連通するとともにノズルに連通し、作動時にはシリンダの第１の室と第２の室は略同圧となようにしたウォータージェット加工装置を特願２００２ー３０５９７１として提案した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
而して、特願２００２ー３０５９７１として提案したウォータージェット加工装置は、シリンダの第２の室に砥粒が混入した加工水を導入し、第１の室に高圧水を作用せしめることにより、第２の室に導入された加工水をノズルから噴射させる構成であるため、第２の室を形成するシリンダの底部に砥粒が沈殿する。この結果、ノズルから噴射される加工水の砥粒濃度が不均一となり、加工精度が安定しないという問題がある。
【０００９】
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、ノズルから噴射される加工水の砥粒濃度を均一にして、加工精度を安定させることができるウォータージェット加工装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持機構と、該被加工物保持機構に保持された被加工物にウォータージェットを噴射するノズルと、該ノズルに砥粒を混入した加工水を供給する加工水供給手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
加工水供給手段は、高圧水生成手段と、該高圧水生成手段からの高圧水によって加工水を該ノズルに送り出す加工水送出手段とを具備しており、
該加工水送出手段は、シリンダと、該シリンダ内を第１の室と第２の室に区画し変位可能な仕切り部材とを具備し、
該第１の室は、該高圧水生成手段に連通されているとともに、該第１の室内の高圧水を適宜排出する排水手段に連通されており、
該第２の室は、加工水を貯留する加工水貯留手段に連通されているとともに、該ノズルに連通されており、
該第２の室の加工水を攪拌する加工水攪拌手段を備えている、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置が提供される。
【００１１】
上記加工水攪拌手段は、上記第２の室に開口する攪拌水噴射ノズルと、該攪拌水噴射ノズルに攪拌水を供給する攪拌水供給手段とからなっている。また、上記攪拌水噴射ノズルの噴出口は、上記第２の室を構成するシリンダの底壁に向けて開口されていることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１３】
図１には、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の一部を分解した斜視図が示されている。図１に示されたウォータージェット加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す切断送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持する被加工物保持機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し方向に移動可能に配設されたウォータージェット噴射ユニット支持機構４と、該ウォータージェット噴射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたウォータージェット噴射ユニット５を具備している。
【００１４】
上記被加工物保持機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、ベーステーブル３６を具備している。ベーステーブル３６は、円筒部材３４内を挿通して配設された回転軸３４０の上端に取り付けられており、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによってウォータージェット噴射ユニット５の後述するノズルから噴射されるウォータージェットの方向に対して直角な面内、即ち水平面内で回転せしめられるように構成されている。このベーステーブル３６に被加工物を着脱可能に位置付ける着脱テーブルが載置され保持される。以下、ベーステーブル３６および着脱テーブルについて、図２乃至図４を参照して説明する。
【００１５】
図２は着脱テーブル１０を分解して示す斜視図、図３は着脱テーブル１０と被加工物としてのＣＳＰ基板１００を示す斜視図、図４は着脱テーブル１０をベーステーブル３６に保持した状態を示す断面図である。
先ず、ベーステーブル３６について図４および図１を参照して説明する。
図示の実施形態におけるベーステーブル３６は、底壁３６１と上壁３６２および枠状の側壁３６３からなる矩形状に形成され、これら各壁によって形成された負圧室３６０を備えている。ベーステーブル３６を構成する底壁３６１の中央部には、負圧室３６０と回転軸３４０に設けられた通路３４０ａと連通する負圧導入穴３６１ａが形成されている。なお、回転軸３４０に設けられた通路３４０ａは、図示しない負圧制御回路を介して吸引源に連通されている。ベーステーブル３６を構成する上壁３６２には、負圧室３６０と連通し載置面となる上面に開口する吸引口３６２ａと連通穴３６２ｂが設けられている。吸引口３６２ａは中央部に形成されており、連通穴３６２ｂは吸引口３６２ａの図４において右側に形成されている。
【００１６】
図示の実施形態における着脱テーブル１０は、図２に示すように直方体状の緩和部材１１と、該緩和部材１１を保持する保持トレー１２とからなっている。緩和部材１１は、図示の実施形態においてはウレタンによって形成されており、上面が被加工物を支持する支持面１１ａとなっている。なお、緩和部材１１を構成する材料としては、ウレタン等の樹脂の外、ステンレス鋼、タングステン、ニッケル、銅等の金属、アルミナ等のセラミックスを用いることができる。緩和部材１１には、上面である支持面１１ａに開口するとともに下面に貫通する複数個の吸引孔１１ｂが設けられている。この吸引孔１１ｂは、支持面１１ａにおける被加工物が分割される個々のチップと対向する位置に形成されている。
【００１７】
着脱テーブル１０を構成する保持トレー１２は、図２に示すように矩形状の底壁１２１と、該底壁１２１の周縁から上方に突出して形成された枠状の側壁１２２とからなり、上方が開放されている。なお、保持トレー１２は、ステンレス鋼等の金属材によって構成されている。保持トレー１２を構成する底壁１２１の上面周辺には、上記緩和部材１１の下面を載置支持する枠状の支持棚１２１ａが形成されている。また、保持トレー１２を構成する底壁１２１には、上記ベーステーブル３６を構成する上壁３６２に設けられた連通穴３６２ｂと対応する位置に連通穴１２１ｂが形成されている。この連通穴１２１ｂには、図４に示すように逆止弁１２３が配設されている。この逆止弁１２３は、ベーステーブル３６の負圧室３６０側の負圧が大きいときは流通を許容するが、保持トレー１２内の負圧が大きいときは流通を遮断する。即ち、逆止弁１２３は、保持トレー１２内への負圧の流入は許容するが、保持トレー１２内の負圧の流出は遮断する。逆止弁１２３に関連して、保持トレー１２を構成する底壁１２１には、逆止弁１２３の機能を開放する作動ロッド１２４が配設されている。このように構成された保持トレー１２に、図３および図４に示すように上方開口側から上記緩和部材１１の下部が嵌合される。この嵌合状態においては、緩和部材１１の下面周辺部が保持トレー１２を構成する底壁１２１に形成された枠状の支持棚１２１ａ上に載置される。このため、図４に示すように底壁１２１の上面と緩和部材１１の下面との間には吸引室１２０が形成される。この結果、緩和部材１１に形成された複数個の吸引孔１１ｂは、吸引室１２０と連通する。
【００１８】
上記のように構成された着脱テーブル１０は、緩和部材１１の上面である支持面１１ａにＣＳＰ基板等の被加工物１００を載置し、図４に示すようにベーステーブル３６の載置面となる上面に載置される。このようにして、緩和部材１１の支持面１１ａに被加工物１００を支持した着脱テーブル１０がベーステーブル３６に載置されたならば、図示しない負圧制御回路を制御して回転軸３４０に設けられた通路３４０ａを図示しない吸引源に連通すると、ベーステーブル３６の底壁３６１に設けられた負圧導入穴３６１ａ、負圧室３６０、ベーステーブル３６の上壁３６２に設けられた吸引口３６２ａを通して着脱テーブル１０を構成する保持トレー１２の下面に負圧が作用し、保持トレー１２がベーステーブル３６に吸引保持される。一方、上記のようにしてベーステーブル３６の負圧室３６０が吸引源に連通されると、ベーステーブル３６の上壁３６２に設けられた連通穴３６２ｂ、保持トレー１２の底壁１２１に設けられた連通穴１２１ｂに配設された逆止弁１２３、吸引室１２０、緩和部材１１に設けられた吸引孔１１ｂを通して被加工物１００の下面に負圧が作用し、被加工物１００が緩和部材１１に吸引保持される。
【００１９】
図１に戻って、説明を続けると、上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態における被加工物保持機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための第１の移動手段３７を具備している。第１の移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってウォータージェット噴射ユニット５の後述するノズルから噴射されるウォータージェットの方向に対して直角な面内、即ち水平面内において矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００２０】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態における被加工物保持機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための第２の移動手段３８を具備している。第２の移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｘと直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００２１】
上記支持テーブル３５の矢印Ｘで示す方向の両側には蛇腹手段３９１、３９２が配設されており、被加工物保持機構３を構成するベーステーブル３６以外の各構成部材は蛇腹手段３９１、３９２によって覆われている。この蛇腹手段３９１、３９２は、対向する端部がそれぞれ支持テーブル３５に取り付けられる。蛇腹手段３９１、３９２の両側端部は、上記被加工物保持機構３を囲撓して静止基台２上に配設される枠状の排水樋手段３９３の内側端壁３９３ａ、３９３ｂに取り付けられる。
【００２２】
上記ウォータージェット噴射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２２ａ、４２２ａが平行に設けられている。図示の実施形態におけるウォータージェット噴射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための第３の移動手段４３を具備している。第３の移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００２３】
図示の実施形態のおけるウォータージェット噴射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたウォータージェット噴射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１ａ、５１ａが設けられており、この被案内溝５１ａ、５１ａを上記案内レール４２２ａ、４２２ａに嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット噴射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための第４の移動手段５３を具備している。第４の移動手段５３は、上記第１乃至第３の移動手段と同様に一対の案内レール４２２ａ、４２２ａの間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびウォータージェット噴射手段５２を案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。
【００２４】
上記ウォータージェット噴射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１の先端に配設されたノズル５２２を備えている。ノズル５２２について、図５を参照して説明する。
図５に示すノズル５２２は、ノズル本体５２２ａと、該ノズル本体５２２ａに形成された通路５２２ｂと、該通路５２２ｂと連通し下面に開口する直径が３０〜１００μｍの噴射孔５２２ｃとからなっている。このように構成されたノズル５２２には、ノズル本体５２２ａの上部に通路５２２ｂと連通する加工水導入通路５２２ｄが設けられているとともに、ノズル本体５２２ａの中間部に通路５２２ｂと連通する清浄水導入通路５２２ｅが設けられている。加工水導入通路５２２ｄには後述する加工水供給手段が接続され、清浄水導入通路５２２ｅには後述する清浄水供給手段が接続される。
【００２５】
次に、図６を参照して加工水供給手段６および清浄水供給手段７について説明する。
図６に示す加工水供給手段６は、水タンク６１と高圧水生成手段６２と加工水貯留手段６３と加工水送出手段６４とを具備している。水タンク６１は、水道水または純水等の真水を収容している。高圧水生成手段６２は、水タンク６１から供給される水を３００〜５００メガパスカル（ＭＰａ）に昇圧し、加工水送出手段６４に供給する。
【００２６】
上記加工水貯留手段６３は、加工水貯留タンク６３１と該加工水貯留タンク６３１に収容されている加工水を加圧する加圧手段６３２とからなっている。加工水貯留タンク６３１は、水にシリカ、ガーネット等の微細な砥粒が混入された加工水を収容している。加圧手段６３２は、エアーポンプ６３３と、該エアーポンプ６３３と上記加工水貯留タンク６３１の上壁に形成された空気導入口とを連通する加圧配管６３４と、該加圧配管６３４に配設された電磁切替え弁６３５とからなっている。
【００２７】
上記加工水送出手段６４は、図示の実施形態においては第１の加工水送出手段６４ａと第２の加工水送出手段６４ｂを備えている。第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂは、それぞれ第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂと、該第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂ内にそれぞれ摺動可能に配設されシリンダ内を第１の室６４２ａおよび６４２ｂと第２の室６４３ａおよび６４３ｂに区画する第１のピストン６４４ａおよび第２のピストン６４４ｂを備えている。なお、第１のピストン６４４ａおよび第２のピストン６４４ｂに代えてシリンダ内を第１の室と第２の室に区画するダイアフラムを用いてもよい。即ち、シリンダ内を第１の室と第２の室に区画するピストンやダイアフラムは、シリンダ内を第１の室と第２の室に区画し該両室の圧力によって変位可能な仕切り部材として機能する。
【００２８】
第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂを構成する第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ａおよび６４２ｂは、それぞれ高圧配管６５１ａおよび６５１ｂを介して上記高圧水生成手段６２に連通されている。高圧配管６５１ａおよび６５１ｂには、それぞれ電磁切替え弁６６１ａおよび６６１ｂが配設されている。また、第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ａおよび６４２ｂは、それぞれ排水手段６７に連通されている。この排水手段６７は、吸引手段としてのバキュームポンプ６７１と、該バキュームポンプ６７１と上記第１の室６４２ａおよび６４２ｂとをそれぞれ連通する排水配管６７２ａおよび６７２ｂと、該排水配管６７２ａおよび６７２ｂにそれぞれ配設された電磁切替え弁６７３ａおよび６７３ｂとからなっている。
【００２９】
第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂを構成する第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ａおよび６４３ｂは、それぞれ導入配管６５２ａおよび６５２ｂを介して上記加工水貯留タンク６３１に連通されている。導入配管６５２ａおよび６５２ｂには、それぞれ電磁切替え弁６６２ａおよび６６２ｂが配設されている。また、第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ａおよび６４３ｂは、それぞれ送出配管６５３ａおよび６５３ｂを介して上記ノズル５２２の加工水導入通路５２２ｄに連通されている。送出配管６５３ａおよび６５３ｂには、それぞれ電磁切替え弁６６３ａおよび６６３ｂが配設されている。
【００３０】
次に、清浄水供給手段７について説明する。
図６に示す清浄水供給手段７は、上記高圧配管６５１ａとノズル５２２の清浄水導入通路５２２ｅとを連通する清浄水配管７１と、該清浄水配管７１に配設された電磁切替え弁７２とからなっている。電磁切替え弁７２が付勢されると、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が清浄水配管７１を通してノズル５２２に導入される。
【００３１】
図６を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、上記第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂを構成する第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ａおよび６４３ｂ内の加工水を攪拌する加工水攪拌手段８を備えている。加工水攪拌手段８は、第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ａおよび６４３ｂにそれぞれ開口する攪拌水噴射ノズル８１ａ、８１ｂと、この攪拌水噴射ノズル８１ａ、８１ｂと上記清浄配管７１とを連通する攪拌水配管８２ａ、８２ｂ、８３、攪拌水配管８２ａに配設された電磁切替え弁８４ａおよび攪拌水配管８２ｂに配設された電磁切替え弁８４ｂとからなっている。攪拌水噴射ノズル８１ａ、８１ｂは、それぞれ第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの底壁６４５ａおよび６４５ｂを挿通して配設されている。この攪拌水噴射ノズル８１ａ、８１ｂは逆Ｕ字形に形成されており、その噴出口８１１ａ、８１１ｂがそれぞれ第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの底壁６４５ａおよび６４５ｂに向けて開口せしめられている。このように攪拌水噴射ノズル８１ａ、８１ｂの噴出口８１１ａ、８１１ｂがそれぞれ第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの底壁６４５ａおよび６４５ｂに向けて開口せしめられているので、この噴出口８１１ａ、８１１ｂから噴出される攪拌水の作用で加工水に混入された砥粒が底壁６４５ａおよび６４５ｂに沈殿することはない。なお、上記電磁切替え弁８４ａ、８４ｂは付勢されると攪拌水配管８２ａ、８２ｂを連通するようになっており、この結果、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が清浄水配管７１および攪拌水配管８３、８２ａ、８２ｂを通して攪拌水として攪拌水噴射ノズル８１ａ、８１ｂに導入される。従って、高圧水生成手段６２と攪拌水配管８３、８２ａ、８２ｂおよび電磁切替え弁８４ａ、８４ｂは、攪拌水噴射ノズル８１ａ、８１ｂに攪拌水を供給する攪拌水供給手段として機能する。
【００３２】
図６に示す加工水供給手段６および清浄水供給手段７は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
加工水供給手段６の作動開始時には、高圧水生成手段６２とバキュームポンプ６７１およびエアーポンプ６３３が作動され、各電磁切替え弁が図６に示すように全て除勢（ＯＦＦ）されている。図６に示す状態から第１の加工水送出手段６４ａを作動するには、排水手段６７の電磁切替え弁６７３ａを付勢（ＯＮ）するとともに、電磁切替え弁６６２ａを付勢（ＯＮ）する。この結果、第１のシリンダ６４１ａの第１の室６４２ａ内の高圧水が排水配管６７２ａおよび電磁切替え弁６７３ａを通してバキュームポンプ６７１に吸引されるとともに、加工水貯留タンク６３１内の加工水が導入配管６５２ａおよび電磁切替え弁６６２ａを通して第１のシリンダ６４１ａの第２の室６４３ａに導入され、第１のピストン６４４ａが図６において上方に移動せしめられる。
【００３３】
第１のピストン６４４ａが図６において２点鎖線で示す上方位置までの例えば７０〜８０％に達したら電磁切替え弁６６２ａを除勢（ＯＦＦ）する。次に、電磁切替え弁８４ａを付勢（ＯＮ）して高圧水を攪拌水噴射ノズル８１ａから第２の室６４３ａの底壁に向けて攪拌水として噴出することにより、第２の室６４３ａ内に導入された砥粒が混入された加工水を攪拌する。このようにして第１のシリンダ６４１ａの第２の室６４３ａに攪拌水が導入され、第１のピストン６４４ａが図６において２点鎖線で示す上方位置に達したら上記電磁切替え弁６７３ａおよび電磁切替え弁８４ａを除勢（ＯＦＦ）する。そして、電磁切替え弁６６３ａを付勢（ＯＮ）するとともに、電磁切替え弁６６１ａを付勢（ＯＮ）する。従って、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が高圧配管６５１ａおよび電磁切替え弁６６１ａを通して第１のシリンダ６４１ａの第１の室６４２ａに導入され、第１のピストン６４４ａを図６において下方に移動すべく押圧する。この結果、第１のシリンダ６４１ａの第２の室６４３ａ内の加工水は、送出配管６５３ａおよび電磁切替え弁６６３ａを通してノズル５２２に導入され、噴射孔５２２ｃからウォータージェットとして噴射される。そして、第１のシリンダ６４１ａの第１のピストン６４４ａが図６において実線で示す下方位置に達したら、電磁切替え弁６６１ａを除勢（ＯＦＦ）するとともに、電磁切替え弁６６３ａを除勢（ＯＦＦ）することにより、図６に示す状態に戻る。このように第１のシリンダ６４１ａの第２の室６４３ａに導入された加工水は、その導入後において第２の室６４３ａに噴出される攪拌水によって攪拌されるため、第２の室６４３ａから送出される加工水は砥粒濃度が均一となる。従って、ノズル５２２の噴射孔５２２ｃからウォータージェットとして噴射される加工水の砥粒濃度が均一となり、加工精度を安定させることができる。
【００３４】
次に、第２の加工水送出手段６４ｂを作動について説明する。
図６に示す状態は、第２の加工水送出手段６４ｂを構成する第２のピストン６４４ｂが実線で示す上方位置に移動し、第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂに加工水が導入された状態である。なお、この状態においては、上述した第１の加工水送出手段６４ａの作動と同様に、第２のピストン６４４ｂが図６において実線で示す上方位置までの例えば７０〜８０％に達した時点で電磁切替え弁６６２ｂが除勢（ＯＦＦ）され、電磁切替え弁８４ｂが付勢（ＯＮ）されて高圧水が攪拌水噴射ノズル８１ｂから第２の室６４３ｂの底壁に向けて攪拌水として噴出され、第２の室６４３ｂ内に導入された砥粒が混入している加工水は攪拌されている。なお、第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂに攪拌水が導入され、第２のピストン６４４ｂが図６において実線で示す上方位置に達した状態においては電磁切替え弁６７３ｂおよび電磁切替え弁８４ｂが除勢（ＯＦＦ）されている。そして、電磁切替え弁６６３ｂを付勢（ＯＮ）し電磁切替え弁６６１ｂを付勢（ＯＮ）すると、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が高圧配管６５１ｂおよび電磁切替え弁６６１ｂを通して第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ｂに導入され、ピストン６４４ｂが図６において下方に移動すべく押圧する。この結果、第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂ内の加工水は、送出配管６５３ｂおよび電磁切替え弁６６３ｂを通してノズル５２２に導入され、噴射孔５２２ｃからウォータージェットとして噴射される。なお、第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂに導入された加工水は、上述したようにその導入後において第２の室６４３ｂに噴出される攪拌水によって攪拌されるため、第２の室６４３ｂから送出される加工水は砥粒濃度が均一となる。従って、ノズル５２２の噴射孔５２２ｃからウォータージェットとして噴射される加工水の砥粒濃度が均一となり、加工精度を安定させることができる。
【００３５】
上記のようにして、第２のシリンダ６４１ｂのピストン６４４ｂが図６において２点鎖線で示す下方位置に達したら、電磁切替え弁８４ｂを除勢（ＯＦＦ）し電磁切替え弁６６１ｂを除勢（ＯＦＦ）するとともに、電磁切替え弁６６３ｂを除勢（ＯＦＦ）。次に、電磁切替え弁６７３ｂを付勢（ＯＮ）し電磁切替え弁６６２ｂを付勢（ＯＮ）すると、第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ｂ内の高圧水が排水配管６７２ｂおよび電磁切替え弁６７３ｂを通してバキュームポンプ６７１に吸引されるとともに、加工水貯留タンク６３１内の加工水が導入配管６５２ｂおよび電磁切替え弁６６２ｂを通して第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂに導入され、ピストン６４４ｂが図６において上方に移動せしめられる。そして、第２のピストン６４４ｂが図６において実線で示す上方位置までの例えば７０〜８０％に達した時点で電磁切替え弁６６２ｂが除勢（ＯＦＦ）され、電磁切替え弁８４ｂが付勢（ＯＮ）されて高圧水が攪拌水噴射ノズル８１ｂから第２の室６４３ｂの底壁に向けて攪拌水として噴出され、第２の室６４３ａ内に導入された砥粒が混入している加工水が攪拌される。
【００３６】
上述した第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂを交互に作動することにより、加工水をノズル５２２の噴射孔５２２ｃから連続して噴射することができる。加工水をノズル５２２に送り出す第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂは、その作動時には第１のシリンダ６４１ａの第１の室６４２ａと第２の室６４３ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ｂと第２の室６４３ｂは略同圧となり圧力差が生じないので、第２の室６４３ａおよび第２の室６４３ｂ内の加工水が第１の室６４２ａおよび第１の室６４２ｂ側に侵入することはない。従って、加工水に混入された砥粒による第１のシリンダ６４１ａと第２のシリンダ６４１ｂのシリンダ壁および第１のピストン６４４ａと第２のピストン６４４ｂの摩耗が低減される。
【００３７】
なお、図示の実施形態においては、排水手段６５に吸引手段としてのバキュームポンプ６７１を設けるとともに、加工水貯留タンク６３１に収容されている加工水を加圧する加圧手段６３２を配設した例を示したが、バキュームポンプ６７１と加圧手段６３２は何れか一方でもよい。例えば、バキュームポンプ６７１を装備し加圧手段６３２を設けない場合には、加工水貯留タンク６３１を大気に開放する。この場合、加工水貯留タンク６３１と第１のリンダ６４１ａの第２の室６４３ａおよび第２のリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂとを連通する導入配管６５２ａおよび６５２ｂに配設された電磁切替え弁６６２ａおよび６６２ｂは、加工水貯留タンク６３１側から第１のリンダ６４１ａおよび第２のリンダ６４１ｂ側への流通は許容するが逆方向への流通を遮断する逆止弁でもよい。一方、加圧手段６３２を装備しバキュームポンプ６７１を設けない場合には、該排水配管６７２ａおよび６７２ｂにおける電磁切替え弁６７３ａおよび６７３ｂよりバキュームポンプ６７１側を大気開放とする。
【００３８】
次に、清浄水供給手段７の作動について、図６を参照して説明する。
上述したように加工水供給手段６によるウォータージェット作動が終了した状態においては、上記各電磁切替え弁が全て除勢（ＯＦＦ）されている。そして、電磁切替え弁７２を付勢（ＯＮ）すると、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が清浄配管７１および電磁切替え弁７２を通してノズル５２２の清浄水導入通路５２２ｅに導入する。この結果、上記ウォータージェット作動終了時にノズル５２２の通路５２２ｂ内に残っている砥粒が混入された加工水は、噴射孔５２２ｃを通して高圧水とともに排出されるとともに、高圧水の圧力によって送出配管６５３ａ、６５３ｂ側に押し戻される。なお、ノズル５２２に高圧水を導入する際に電磁切替え弁６６３ａ、６６３ｂを付勢（ＯＮ）することことが望ましく、これによりノズル５２２の通路５２２ｂ内に残っている砥粒が混入された加工水を第１のリンダ６４１ａおよび第２のリンダ６４１ｂ側により多く戻すことができる。そして、ノズル５２２への高圧水の導入を止めたならば、電磁切替え弁６６３ａ、６６３ｂを除勢（ＯＦＦ）する。従って、ノズル５２２内には真水だけが残ることになるので、稼働を停止して放置しても加工水に混入された砥粒が沈殿して噴射孔５２２ｃを詰まらせることはない。
なお、図示の実施形態における清浄水供給手段７は、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水をノズル５２２に導入する構成の例を示したが、ノズル５２２に清浄水を導入する清浄水供給手段を別途設けてもよい、この場合、清浄水を供給する給水ポンプとしては、清浄水を１〜１０メガパスカル（ＭＰａ）程度の圧力で送出すればよい。
【００３９】
図１に戻って説明を続けると、上記ウォータージェット噴射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、撮像手段９が配設されている。この撮像手段９は、ＣＳＰ基板等の被加工物に形成されたストリート等を撮像するための顕微鏡やＣＣＤカメラ等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００４０】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は以上のように構成されており、以下その切断動作について主に図１を参照して説明する。
被加工物保持機構３を構成するベーステーブル３６が図１に示す位置に位置付けられた状態で、上述したようにベーステーブル３６に着脱テーブル１０の保持トレー１２を吸引保持するとともに、緩和部材１１の支持面１１ａ上に被加工物１００を吸引保持する。次に、ベーステーブル３６および着脱テーブル１０を第１の移動手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめ、撮像手段９の直下に位置付ける。
【００４１】
上述したようにベーステーブル３６および着脱テーブル１０が撮像手段９の直下に位置付けられると、撮像手段９および図示しない制御手段によって着脱テーブル１０に保持された被加工物１００に形成されているストリートと、ストリートに沿ってウォータージェットを噴射するウォータージェット噴射ユニット５のノズル５２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、ウォータージェット噴射位置のアライメントが遂行される。
【００４２】
上記のようにしてアライメントが行われたならば、ベーステーブル３６および着脱テーブル１０をウォータージェット噴射ユニット５のノズル５２２が位置する切削領域に移動し、加工水供給手段６を上述したように作動して、切削領域において被加工物１００における上述のようにして検出されたストリートに沿ってノズル５２２の噴射孔５２２ｃから高圧の加工水をウォータージェットとして噴射し、ストリートに沿って切断する。この切断動作時においては、ウォータージェットは被加工物１００を切断時に貫通するが、切断後のウォータージェットは着脱テーブル１０の緩和部材１１に受けられて、その勢いが和らげられる。このウォータージェットの作用によって緩和部材１１は次第に損傷するので、所定回数使用したら交換する。なお、切断作用後に勢いが和らげられた水は、蛇腹手段３９１、３９２から落下して、枠状の排水樋手段３９３に流れる。
【００４３】
上述したように所定のストリートに沿って切断したら、ベーステーブル３６および着脱テーブル１０を矢印Ｙで示す割り出し方向にストリートの間隔だけ割り出し送りし、上記切断動作を遂行する。ベーステーブル３６および着脱テーブル１０の割り出し送りは、被加工物保持機構３を構成する第２の移動手段３８によって行われる。なお、割り出し送りは、ウォータージェット噴射ユニット支持機構を構成する第３の移動手段４３によって実行してもよいが、高圧水生成手段６２に影響するためベーステーブル３６を移動するのが好ましい。このようにして所定方向に延在する全てのストリートについて切断動作と割り出し動作を遂行したならば、ベーステーブル３６および着脱テーブル１０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して垂直に延びる各ストリートに沿って上記切断動作と割り出し動作を実行することにより、着脱テーブル１０に保持された被加工物１００は個々のチップに分割される。
【００４４】
このようにして、被加工物１００を個々のチップに分割したら、被加工物１００を保持している着脱テーブル１０およびベーステーブル３６は、図１に示す位置に戻され、ここで、着脱テーブル１０と吸引源との連通を遮断する。この結果、着脱テーブル１０のベーステーブル３６への吸引保持が解除される。一方、着脱テーブル１０を構成する保持トレー１２の底壁１２１に形成された連通穴１２１ｂには逆止弁１２３が配設されているので、吸引源との連通が遮断されても吸引室１２０は負圧状態に維持される。この結果、着脱テーブル１０による被加工物１００の吸引保持は維持される。このとき、被加工物１００は個々のチップに分割されているが、緩和部材１１に設けられた複数個の吸引孔１１ｂは支持面１１ａにおける被加工物が分割される個々のチップと対向する位置に形成されているので、チップの状態でも吸引保持は維持される。従って、被加工物１００が分割された個々のチップは、着脱テーブル１０に吸着保持された状態で所定の場所に搬送することができる。なお、着脱テーブル１０に吸着保持された状態で搬送された各チップを取り外す場合には、保持トレー１２に配設された作動ロッド１２４を押して逆止弁１２３を開放すると、吸引室１２０内が大気圧となって各チップの吸引保持が解除される。
【００４５】
以上のようにして加工作業が終了したら、清浄水供給手段７を上述したように作動して高圧水生成手段６２によって生成された高圧水をノズル５２２に導入し、ノズル５２２内に残留している砥粒が混入された加工水を噴射孔５２２ｃを通して高圧水とともに排出するとともに、高圧水の圧力によって送出配管６５３ａ、６５３ｂ側に押し戻す。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によるウォータージェット加工装置は以上のように構成され、加工水供給手段の加工水送出手段を構成するシリンダの第２の室の加工水を攪拌する加工水攪拌手段を備えているので、第２の室に導入された加工水は攪拌されるため、加工水に混入された砥粒が沈殿することがなく、第２の室から送出される加工水は砥粒濃度が均一となる。従って、ノズルからウォータージェットとして噴射される加工水の砥粒濃度が均一となり、加工精度を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の一部を分解して示す斜視図。
【図２】図１に示すウォータージェット加工装置に用いられる着脱テーブルを構成する緩和部材と保持トレーを分解して示す斜視図。
【図３】図１に示すウォータージェット加工装置に用いられる着脱テーブルと被加工物を示す斜視図。
【図４】図３に示す着脱テーブルをベーステーブルに保持した状態を示す断面図。
【図５】図１に示すウォータージェット加工装置に用いられるウォータージェットを噴射するノズルの断面図。
【図６】図１に示すウォータージェット加工装置に装備される加工水供給手段の流体回路図。
【符号の説明】
２：静止基台
３：被加工物保持機構
３１：案内レール
３２：第１の滑動ブロック
３３：第２の滑動ブロック
３５：支持テーブル
３６：ベーステーブル
４：ウォータージェット噴射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
５：ウォータージェット噴射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：ウォータージェット噴射手段
５２２：ノズル
５３：第４の移動手段
６：加工水供給手段
６１：水タンク
６２：高圧水生成手段
６３：加工水貯留手段
６３１：加工水貯留タンク
６３２：加圧手段
６３３：エアーポンプ
６４：加工水送出手段
６４ａ：第１の加工水送出手段
６４１ａ：第１のシリンダ
６４４ａ：第１のピストン
６４ｂ：第２の加工水送出手段
６４１ｂ：第２のシリンダ
６４４ｂ：第１のピストン
７：清浄水供給手段
８：加工水攪拌手段
９：撮像手段
１０：着脱テーブル
１１：緩和部材
１２：保持トレー
１００：被加工物
【図１】
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【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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