(57)【要約】【課題】研削材の噴出量および噴出圧力を安定にする。【解決手段】研削材貯蔵タンク１１と、研削材貯蔵タンク１１を貫通しエアーコンプレッサ１２から圧縮エアーが供給される第１のエアー配管１３と、第１のエアー配管１３の研削材貯蔵タンク１１内部分に設けられた研削材導入孔１４と、エアー圧力調整レギュレータ１６と、吐出ノズル１７と、第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４よりも上流側位置１８から分岐し研削材導入孔１４よりも下流側位置２０に接続された第２のエアー配管１９と、第２のエアー配管１９に設けられたエアー流量調整機構２１と、前記下流側位置２０よりも下流側位置２２から分岐し研削材貯蔵タンク１１に接続された第３のエアー配管２３と、研削材貯蔵タンク１１内で研削材２４と研削材導入孔１４とを区画する多孔体２５と、この多孔体２５を加振する加振機構２６とを設けた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削材貯蔵タンクと、エアーコンプレッサからの圧縮エアーを前記研削材貯蔵タンク内に設けた研削材導入孔から導入される研削材と共に吐出ノズルから噴射する第１のエアー配管と、前記第１のエアー配管の研削材貯蔵タンクよりもエアーコンプレッサ側位置から分岐し研削材導入孔よりも吐出ノズル側位置に連結された第２のエアー配管と、前記第１のエアー配管の研削材導入孔よりも吐出ノズル側位置から分岐し研削材貯蔵タンク内に開口する第３のエアー配管とを具備することを特徴とするエアー式ブラスト装置。
【請求項２】
前記研削材貯蔵タンク内における研削材貯蔵部に、加振機構部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエアー式ブラスト装置。
【請求項３】
前記研削材貯蔵タンク内における前記第１のエアー配管に設けた研削材導入孔が、多孔体によって研削材貯蔵部と区画されていることを特徴とする請求項１に記載のエアー式ブラスト装置。
【請求項４】
前記第２のエアー配管に、エアー流量調整機構が設けたことを特徴とする請求項１に記載のエアー式ブラスト装置。
【請求項５】
前記第３のエアー配管の分岐位置が、前記第２のエアー配管における研削材導入孔よりも吐出ノズル側の第１のエアー配管との接続位置よりも、吐出ノズル側に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエアー式ブラスト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアー式ブラスト装置に関し、特にプリント基板などにブラスト加工によって孔を形成する場合などに好適なエアー式ブラスト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に示すように、被加工物、例えば、プリント基板１に、直径寸法Ａ，深さ寸法Ｂの孔２を形成する場合、ドリルなどの機械加工装置を用いて多数の孔を１個ずつ形成することは、多大な工数を必要として加工費が嵩むのみならず、加工時間も長くなるため、より生産性の高い各種の加工方法が考えられている。
【０００３】
例えば、図３に示すように、ドリルの代わりにプリント基板１にレーザ３を照射して孔２を形成することが行なわれている。このレーザ加工は、ドリルを用いる方法に比較すれば、格段に加工時間が短縮されると共に、孔２の形状および寸法精度が高くできるという利点を有する反面、多数の孔２を１個ずつ形成するために、加工時間の短縮には限度があり、また、レーザ３の照射によってプリント基板１を構成しているガラス成分が溶融されるために、孔２の周囲に盛り上がり４が生じて、プリント基板１表面の平面度が低下し、後の加工精度を低下させる原因になる。
【０００４】
このため、多数の孔を一括して形成することが考えられている。このような多数の孔を一括して形成する方法として、▲１▼研削材を水と共に基板に吹き付ける湿式ブラスト法と、▲２▼薬品によるエッチング法とがある。これらの方法では、図４に示すように、プリント基板１の上に形成しようとする孔のネガ形状の開口部５ａを形成したマスク５を配置して、マスク５の開口部５ａから露出しているプリント基板１表面をブラストまたはエッチングして、多数の孔２を一括して形成することができるため、加工時間が大幅に短縮される。
【０００５】
しかしながら、これらの方法は、いずれも水や薬液、あるいは加工後に洗浄水を用いるために、例えば、孔２の直径寸法Ａおよび深さ寸法Ｂが１００μｍ以下になると、図５に示すように、加工および／または洗浄に用いた水や薬液、あるいは洗浄水６が、孔２の中に表面張力で付着して、プリント基板１の孔２側を下向きにしても除去できないといった現象が生じる。
【０００６】
そこで、プリント基板に孔明け加工を施す場合に、従来の湿式ブラスト法に代えて、研削材を圧縮（圧搾）エアーと共に吹き付けるエアー式ブラスト装置が用いられている。
【０００７】
従来のエアー式ブラスト装置として、例えば、図６に示すように、研削材貯蔵タンク３０と、エアーコンプレッサ３１から供給される圧縮エアーに前記研削材貯蔵タンク３０内に開口する研削材導入孔３２から研削材を導入させて吐出ノズル３３から噴出する第１のエアー配管３４と、この第１のエアー配管３４の研削材貯蔵タンク３０よりもエアーコンプレッサ３１側位置３５で分岐して他端３６ａが研削材貯蔵タンク３０内に開口する第２のエアー配管３６と、前記第１のエアー配管３４の研削材導入孔３２よりも吐出ノズル３３側位置３７から分岐し他端３８ａが研削材貯蔵タンク３０内に開口する第３のエアー配管３８とを備えたものがある（特許文献１の図１参照）。
【０００８】
前記第２のエアー配管３６にはエアー流量調節機構３９が設けられており、他端３６ａにはフィルター４０が取り付けられている。また、前記第３のエアー配管３８の他端３８ａには、フィルター４１が取り付けられている。なお、４２は研削材である。
【０００９】
次に、上記のエアー式ブラスト装置の動作について説明する。エアーコンプレッサ３１から圧縮エアーが第１のエアー配管３４に供給されると、圧縮エアーは吐出ノズル３３から墳出されるが、第１のエアー配管３４内を通過する圧縮エアーによって、第１のエアー配管３４内における研削材導入孔３２の近傍部分が負圧状態になる。また、一部の圧縮エアーは第２のエアー配管３６および第３のエアー配管３８を通って、研削材貯蔵タンク３０内に供給されるため、研削材貯蔵タンク３０内が陽圧になって、研削材４２に押圧力が作用する。
【００１０】
このため、前記研削材導入孔３２近傍の負圧作用と、研削材４２への押圧作用とにより、研削材導入孔３２から第１のエアー配管３４内に研削材４２が導入される。その結果、第１のエアー配管３４内を通過する圧縮エアーに、研削材４２が混入されて、先端の吐出ノズル３３から、研削材４２が圧縮エアーと共に墳出されて、プリント基板などの被加工物にエアーブラスト加工を施すことができる。
【００１１】
前記エアーコンプレッサ３１から第１のエアー配管３４に供給される圧縮エアー流量、第１のエアー配管３４における研削材導入孔３２の大きさ、圧縮エアー流量調節機構３９によって調節された第２のエアー配管３６の圧縮エアー流量、第３のエアー配管３８の圧縮エアー流量などによって、研削材導入孔３２から導入される研削材４２の導入量が決まる。今、エアーコンプレッサ３１から第１のエアー配管３４に供給される圧縮エアー流量、第１のエアー配管３４における研削材導入孔３２の大きさ、第３のエアー配管３８の圧縮エアー流量が一定であるとすれば、圧縮エアー流量調節機構３９により第２のエアー配管３６の圧縮エアー流量を調整することによって、第１のエアー配管３４への研削材４２の導入量を調節することができる。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３０１１６６３号明細書および図面（図１およびその説明）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のエアー式ブラスト装置においては、研削材貯蔵タンク３０が圧力容器になっており、このような圧力容器を用いた場合、研削材４２の単位時間当りの噴出量と、噴射圧力においてばらつきが生じ、安定した噴出状態が得られなかった。また、研削材４２の粒径が２０μｍ以下の超微粒子の研削材を用いる場合には、圧力容器内で研削材が固まり、安定した噴出状態が得られないという解決すべき課題があった。
【００１４】
そこで、本発明の主たる目的は、圧力容器を用いても安定した研削材の噴出量と噴出圧力が得られるエアー式ブラスト装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、研削材の粒径が２０μｍ以下の超微粒子であっても、圧力容器内で研削材が固まらず、安定した噴出状態が得られるエアー式ブラスト装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載されたエアー式ブラスト装置は、上記の課題を解決するために、研削材貯蔵タンクと、エアーコンプレッサからの圧縮エアーを前記研削材貯蔵タンク内に設けた研削材導入孔から導入される研削材と共に吐出ノズルから噴射する第１のエアー配管と、前記第１のエアー配管の研削材貯蔵タンクよりもエアーコンプレッサ側位置から分岐し研削材導入孔よりも吐出ノズル側位置に連結された第２のエアー配管と、前記第１のエアー配管の研削材導入孔よりも吐出ノズル側位置から分岐し研削材貯蔵タンク内に開口する第３のエアー配管とを具備することを特徴とするものである。
【００１６】
上記のエアー式ブラスト装置によれば、エアーコンプレッサから第１のエアー配管を通過する圧縮エアーによって、第１のエアー配管における研削材導入孔の近傍が負圧状態になる。また、第１のエアー配管をバイパスする第２のエアー配管を設けたので、この第２のエアー配管におけるエアー流量の増減に応じて、第１のエアー配管の研削材導入孔部分を通過するエアー流量が減増する。さらに、第３のエアー配管によって研削材貯蔵タンク内に供給される圧縮エアーによって、研削材貯蔵タンク内の研削材に押圧力が作用する。このため、第１のエアー配管内の研削材導入孔の近傍に作用する負圧と、第３のエアー配管によって研削材貯蔵タンク内に供給される圧縮エアーによって、研削材に作用する押圧力とによって、研削材導入孔から第１のエアー配管内に研削材が導入される。この研削材の導入量は、前述の第２のエアー配管をバイパスする圧縮エアー流量を増減して、研削材導入孔の近傍に作用する負圧の大きさを変化することによって調整することができる。これらの総合作用によって、吐出ノズルから圧縮エアーと共に噴出される研削材の噴出量および噴射圧力のばらつきがなくなり、研削材の安定した噴出状態が得られる。
【００１７】
請求項２に記載されたエアー式ブラスト装置は、前記研削材貯蔵タンク内における研削材貯蔵部に、加振機構部を設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
上記のエアー式ブラスト装置によれば、研削材貯蔵タンク内の研削材が、加振機構部によって加振されるために、研削材が固まることがなく、特に、研削材の粒径が２０μｍ以下の超微粒子であっても、研削材が固まることが防止できるため、研削材導入孔から安定して研削材を導入させることができ、研削材の噴出量および噴出圧力が安定する。
【００１９】
請求項３に記載されたエアー式ブラスト装置は、前記研削材貯蔵タンク内における前記第１のエアー配管に設けた研削材導入孔が、多孔体によって研削材貯蔵部と区画されていることを特徴とするものである。
【００２０】
上記のエアー式ブラスト装置によれば、研削材貯蔵タンク内における研削材貯蔵部と研削材導入孔とが多孔体によって区画されているため、多孔体の孔を通過した研削材が、エアーと共に研削材導入孔から円滑に第１のエアー配管内に導入されるために、研削材の噴出量と噴射圧力が一定になり、安定した噴出状態が得られる。特に、この多孔体そのものを加振機構部によって加振し、あるいは、多孔体は固定しこの多孔体に近接して前記請求項２に記載された加振機構部を配置することなどによる研削材の撹拌効果によって、研削材が固まることが阻止されることとの相乗作用によって、より一層、研削材の噴出量および噴出状態が安定する。
【００２１】
請求項４に記載されたエアー式ブラスト装置は、前記第２のエアー配管に、エアー流量調整機構を設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
上記のエアー式ブラスト装置によれば、研削材導入孔をバイパスする第２のエアー配管にエアー流量調整機構を設けて、このエアー流量調整機構を操作して、第１のエアー配管の研削材導入孔近傍に作用する負圧の大きさを制御する構造であるため、従来の研削材貯蔵タンクに圧縮エアーを供給する第２のエアー配管にエアー流量調節機構を設けて、研削材貯蔵タンク内の研削材にかかる押圧力を制御する場合に比較して、研削材貯蔵タンク内の研削材が固まる傾向が小さく、特に、研削材の粒径が２０μｍ以下の超微粒子であっても、研削材が固まることがないため、研削材の噴出量および噴出圧力が安定して、安定した噴出状態が得られる。
【００２３】
請求項５に記載されたエアー式ブラスト装置は、前記第３のエアー配管の分岐位置が、前記第２のエアー配管における研削材導入孔よりも吐出ノズル側の第１のエアー配管との接続位置よりも、吐出ノズル側に配置されていることを特徴とするものである。
【００２４】
上記のエアー式ブラスト装置によれば、第１のエアー配管の圧縮エアーと、第２のエアー配管をバイパスした圧縮エアーとが合流した圧縮エアーの一部が、第３のエアー配管に分流するので、第２のエアー配管における圧縮エアーのバイパス流量を調整しても、第３のエアー配管における圧縮エアーの流量が変動することがなく、研削材導入孔から第１のエアー配管内に研削材が安定して導入できるため、安定した研削材の噴出量および噴出圧力のばらつきがなくなり、安定した噴出状態が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るエアー式ブラスト装置について、図面を参照して説明する。図１はエアー式ブラスト装置１０の一部を断面で示した構成図である。図１において、１１は研削材貯蔵タンクで、エアーコンプレッサ１２に接続された第１のエアー配管１３が貫通して配置されており、この第１のエアー配管１３の研削材貯蔵タンク１１内部分に、研削材導入孔１４を備えている。図示例の研削材導入孔１４は、第１のエアー配管１３の上面部に設けられているが、側面部または下面部に設けてもよい。第１のエアー配管１３の上流側には、圧力調整レギュレータ１５とエアー流路開閉弁１６が接続されている。また、第１のエアー配管１３の先端には、研削材を圧縮エアーと共に噴出する吐出ノズル１７が接続されている。以上の研削材貯蔵タンク１１から吐出ノズル１７によって、主エアー流路が構成されている。
【００２６】
前記第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４よりもエアーコンプレッサ１２側位置１８から第２のエアー配管１９が分岐し、その他端が研削材導入孔１４よりも吐出ノズル１７側位置２０において、第１のエアー配管１３に接続されている。したがって、この第２のエアー配管１９は、第１のエアー配管１３を流れる圧縮エアーの一部をバイパスするバイパスエアー流路を構成している。この第２のエアー配管１９には、エアー流量調整機構２１が接続されており、エアー流量調整機構２１によってバイパスエアー流量を調整することによって、第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４部分を流れる圧縮エアー流量が調整される。
【００２７】
前記第２のエアー配管１９が第１のエアー配管１３に接続される位置２０よりも吐出ノズル１７側位置２２から第３のエアー配管２３が分岐し、その他端が研削材貯蔵タンク１１の上壁部１１ａに接続されて開口している。この第３のエアー配管２３は、圧縮エアーの一部を研削材貯蔵タンク１１に供給して、研削材貯蔵タンク１１内を陽圧にし、収容されている研削材２４に押圧力を作用させる。
【００２８】
研削材貯蔵タンク１１内の第１のエアー配管１３における研削材導入孔１４の上方には、金網などの多孔体２５が設けられて、第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４と研削材２４とを区画している。また、多孔体２５の上面には、加振機構２６が設けられて、多孔体２５を加振することによって、多孔体２５上の研削材２４を撹拌可能に構成されている。なお、研削材貯蔵タンク１１の上壁部１１ａには、排気管２７が接続されており、この排気管２７に排気弁２８が接続されている。
【００２９】
次に、上記のエアー式ブラスト装置１０の動作について説明する。まず、排気管２７の排気弁２８を閉止すると共に、エアー流量調整機構２１を閉止した状態で、エアーコンプレッサ１２を作動させて、開閉弁１６を開く。すると、エアーコンプレッサ１２から第１のエアー配管１３に圧縮エアーが供給され、その圧縮エアー圧力が、圧力調整レギュレータ１５によって一定値に調整される。
【００３０】
第１のエアー配管１３に供給された圧縮エアーは、先端の吐出ノズル１７から噴射される。ここで、第１のエアー配管１３内を通過する圧縮エアーによって、第１のエアー配管１３内における研削材導入孔１４の近傍部分が負圧状態になる。
【００３１】
第２のエアー配管１９に接続されているエアー流量調整機構２１を操作して、第２のエアー配管１９にバイパスする圧縮エアー流量を調整する。すると、この第２のエアー配管１８の圧縮エアー流量を調整することによって、第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４部分を通る圧縮エアー流量が調整される。それによって、研削材導入孔１４の近傍部分に作用する負圧の大きさが変化する。
【００３２】
第３のエアー配管２３には、エアーコンプレッサ１２から供給される圧縮エアーの一部が分流するが、この圧縮エアー流量は、第２のエアー配管１９のエアー流量調整機構２１を操作して、第２のエアー配管１９をバイパスする圧縮エアー流量を調整しても変化せず、常に一定である。この第３のエアー配管２３から供給される圧縮エアー圧力によって、研削材貯蔵タンク１１内が陽圧になり、研削材２４に押圧力が作用する。
【００３３】
前記第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４部分に作用する負圧と、第３のエアー配管２３から研削材貯蔵タンク１１内に供給される圧縮エアーによる研削材２４への押圧力とによって、研削材導入孔１４から研削材２４が、第１のエアー配管１３内に導入されて、圧縮エアーと共に吐出ノズル１７から噴出される。そして、第２のエアー配管１９に接続したエアー流量調整機構２１を操作して、第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４部分を通過する圧縮エアー流量を調整すると、研削材導入孔１４の近傍部分に作用する負圧の大きさが変化し、研削材導入孔１４から第１のエアー配管１３内に導入される研削材２４の導入量を調整することが可能である。
【００３４】
以上のように、第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４部分をバイパスする第２のエアー配管１９を設けて、第２のエアー配管１９の圧縮エアー流量をエアー流量調整機構２１により調整することによって、第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４近傍に作用する負圧の大きさを制御して、研削材導入孔１４から第１のエアー配管１３内に導入される研削材２４の導入量を制御するようにしたので、従来の研削材貯蔵タンクに供給する圧縮エアー流量を調節し、研削材に作用する押圧力を調節して、研削材導入孔から導入される研削材の導入量を制御する場合に比較して、研削材導入孔１４から導入される研削材２４の導入量が安定し、第１のエアー配管１３の先端に接続されている吐出ノズル１７から噴出される研削材２４の時間当りの噴出量と噴射圧力のばらつきがなくなり、安定した噴出状態が得られる。
【００３５】
そのため、長時間の安定したブラスト加工が可能になり、例えば、プリント基板の孔明け加工がドライプロセスで可能になり、従来の湿式プロセスで問題になった、孔の内部に入った水や薬液、あるいは、洗浄水が孔から除去できないという問題点も解消される。
【００３６】
しかも、安定した研削材の噴出状態が得られることによって、ブラスト加工時間を管理することにより、例えば、プリント基板に形成される孔の深さ寸法を管理することができ、ブラスト加工管理が簡単になる。
【００３７】
また、前述のように、研削材貯蔵タンク１１内の研削材２４に作用する押圧力の制御ではなく、研削材導入孔１４の近傍に作用する負圧の大きさを制御することによって、研削材導入孔１４から第１のエアー配管１３内に導入される研削材の導入量を調整するようにしているので、研削材貯蔵タンク１１内で研削材２４が固まる傾向が少なくなる。
【００３８】
特に、多孔体２５および加振機構２６を設けて、研削材２４を加振するようにしたことによって、研削材貯蔵タンク１１内で研削材２４がすり鉢状に堆積するラットホールが解消されると共に、２０μｍ以下の超微粒子の研削材２４でも固まることがなくなるのみならず、多孔体２５を通過した研削材２４が多孔体２５の下方の空間部でエアーと混合されて浮遊状態になるので、研削材導入孔１４から円滑に第１のエアー配管１３内に導入されるため、超微粒子の研削材による、より高精度のブラスト加工が可能になる。
【００３９】
また、第２のエアー配管１９にエアー流量調整機構２１を設けたので、研削材導入孔１４から導入された研削材２４による第１のエアー配管１３の研削材導入孔１４とは反対側内面の摩耗という現象もなくなり、圧縮エアー流量調整が可能になったため、研削材噴出量の微妙な調整も可能である。
【００４０】
なお、上記実施形態は特定の構成について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、研削材貯蔵タンク１１は、タンク本体容器と密閉可能な蓋体とで構成してもよい。
【００４１】
また、多孔体２５としては、金網が好適であるが、他の構成としてもよく、そのメッシュサイズは、研削材２４のサイズにより、適宜選択可能である。また、必要に応じて、多孔体２５の下面に開閉自在のシャッタを配置して、メンテナンスの際などに、適宜シャッタを閉じて、研削材２４が落下しないようにしてもよい。
【００４２】
さらに、加振機構２６は、多孔体２５を振動させるだけでよく、研削材貯蔵タンク１１を振動させる必要が無いため、必要最低限の小型のものでよい。この加振機構２６は、エアー式，電気式，その他任意のものが使用可能であるが、研削材貯蔵タンク１１の密閉性を損なわないような構造で、かつ、研削材貯蔵タンク１１の内部圧力によって破壊されない構成および強度のものとすることができる。
【００４３】
また、上記実施形態は、プリント基板の孔明け加工について説明したが、他の材料や部品のブラスト加工にも適用できるし、孔明け加工だけでなく、例えば、半導体装置や電子部品の樹脂モールドばりの除去など、広く応用することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、研削材貯蔵タンクと、エアーコンプレッサからの圧縮エアーを前記研削材貯蔵タンク内に設けた研削材導入孔から導入される研削材と共に吐出ノズルから噴射する第１のエアー配管と、前記第１のエアー配管の研削材貯蔵タンクよりもエアーコンプレッサ側位置から分岐し研削材導入孔よりも吐出ノズル側位置に連結された第２のエアー配管と、前記第１のエアー配管の研削材導入孔よりも吐出ノズル側位置から分岐し研削材貯蔵タンク内に開口する第３のエアー配管とを具備することを特徴とするエアー式ブラスト装置であるから、時間当りの研削材の噴出量および噴出圧力のばらつきがなくなり、安定した噴出状態が得られ、特に、加振機構を設けた場合は、より一層安定した噴出状態が得られるのみならず、超微粒子の研削材の使用が可能になり、より高精度のエアーブラスト加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のエアー式ブラスト装置の断面図である。
【図２】孔を形成したプリント基板の要部拡大断面図である。
【図３】レーザ加工によって形成した孔を有するプリント基板の孔部分の拡大断面図である。
【図４】エッチング法またはブラスト法によって形成された孔を有するプリント基板の孔部分の拡大断面図である。
【図５】湿式法で孔を形成する場合の問題点について説明するプリント基板の要部拡大断面図である。
【図６】従来のエアー式ブラスト装置の断面図である。
【符号の説明】
１　プリント基板
２　孔
１０　エアー式ブラスト装置
１１　研削材貯蔵タンク
１２　エアーコンプレッサ
１３　第１のエアー配管
１４　研削材導入孔
１５　エアー圧力調整レギュレータ
１６　開閉弁
１７　吐出ノズル
１８　第２のエアー配管の分岐位置
１９　第２のエアー配管
２０　第２のエアー配管の接続位置
２１　エアー流量調整機構
２２　第３のエアー配管の分岐位置
２３　第３のエアー配管
２４　研削材
２５　多孔体
２６　加振機構
【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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