JP2001225270A - サンドブラスト装置及びサンドブラスト装置における研掃材の分級方法及び該方法におけるダスト捕集方法 - Google Patents

サンドブラスト装置及びサンドブラスト装置における研掃材の分級方法及び該方法におけるダスト捕集方法

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JP2001225270A
JP2001225270A JP2000033866A JP2000033866A JP2001225270A JP 2001225270 A JP2001225270 A JP 2001225270A JP 2000033866 A JP2000033866 A JP 2000033866A JP 2000033866 A JP2000033866 A JP 2000033866A JP 2001225270 A JP2001225270 A JP 2001225270A
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abrasive material
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Shinji Kanda
真治 神田
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Fuji Manufacturing Co Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】サイクロンを可及的に小型化し、サイクロンの
分級能力を向上する。 【解決手段】研掃材を噴射するノズルを備える加工室か
らサイクロンを介して集塵装置へ至る研掃材の分級機構
を有するサンドブラスト装置において、前記加工室を、
該加工室と前記サイクロンを連通する風管の前記加工室
との連結部以外の部分を気密状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はサンドブラスト装置に
おいてエネルギーコストを下げ、サイクロンの小型化を
可能として研掃材の分級性能を向上する方法に関し、よ
り詳細にはサンドブラスト装置の加工室において、該加
工室からサイクロンへの風管以外の部分を完全に密閉す
ることにより、集塵装置においてブロアーを使用するこ
となく、ノズルから噴射される高圧ガスのみを使用して
加工室からサイクロンを通り集塵装置へ気流を生成し、
最小限のエネルギーにより研掃材の分級と粉塵などの集
塵を行い、前記サイクロンに流れる風量を減少すること
により前記サイクロンを小型化でき、従って、分級能力
を向上せしめる手段に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のサンドブラスト装置は、図2に示
すように、集塵装置3に取り付けたブロアー10を回転
させることにより負圧を発生させ、この負圧により加工
室1からサイクロン2を通り集塵装置3に流れる気流を
生成し、この気流によりサイクロン2での分級および集
塵装置3による破砕された研掃材と、研削された被化工
物の微粉末などのダストの集塵を行う。
【0003】すなわち、同図において、ノズル7から噴
射された研掃材は集塵装置3のブロアー10による負圧
力により加工室1からホッパー20を通り風管15を介
してサイクロン2に運ばれる。このとき研掃材を運ぶ気
流は、外気取り入れ口28から流入する外気とノズル7
から噴射される高圧ガスにより生成される。
【0004】この気流の力によりサイクロン2におい
て、使用できる研掃材と、破砕された研掃材及び切削さ
れた加工基板の切削くず(「ダスト」とも言う。)に分
級され、使用できる研掃材は研掃材タンク23に入り、
破砕された研掃材及び切削された被化工物(「加工基
板」とも言う。)の切削くずは集塵機3の前記負圧によ
り風管16を通り、集塵装置3に捕集される。研掃材タ
ンク23に入った研掃材は研掃材定量供給装置24から
研掃材ホース21に入り、加工室1においてノズル7か
ら高圧ガスと研掃材の混合流体30として、搬送装置2
7上の被化工物に噴射される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】かような従来のサンド
ブラスト装置においては、集塵装置3からの負圧による
気流を生成し、分級および集塵を行うため、加工室1に
気流を作るための外気の取り入れ口28が必要となる。
また、前記ノズル7から噴射した研掃材が加工室から飛
び出さないようにするため、通常ノズル7から噴射する
高圧ガスの3倍以上の風量を加工室1に引き込むように
集塵装置3のブロアー10を設定する。
【0006】しかしながら、あまりに大量の空気を外部
から取り込むとサンドブラスト装置を設置したクリーン
ルームなどの作業環境を完全に密閉することができず、
さらに作業環境を空調する場合には、大型の空調装置を
使用する必要があり、できるだけ空気の取り込み量を少
なくすることが望まれている。
【0007】さらに、大量の風量を流すためには集塵装
置の能力を大きくする必要があるため、集塵装置自体も
大きくなりエネルギーコストも高くなる。同時に大量の
風量を保持し、圧損を少なくするためには、サイクロン
も大きくする必要があり装置全体が大きくなってしま
う。一般的にサイクロンは外形が大きくなると分級能力
が下がり、微細な研掃材が分級できなくなってしまう。
【0008】例えばサンドブラストによりPDPなどの
高精細リブのパターン研削化工を行う場合、パターン幅
を細くする要求があり、微細な研掃材を循環使用する要
望が高くなっており、このためにもサイクロンの分級能
力をより向上する必要があり、サイクロンを可及的に小
型化する必要がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決する手段として、サンドブラスト装置におい
て、前記加工室を、該加工室と前記サイクロンを連通す
る風管の前記加工室との連結部以外の部分を気密状態と
したことを特徴とするものである。かような構成によ
り、前記集塵装置において負圧を生成するブロアーを使
用する必要がなく、前記ノズルから噴射される高圧ガス
により前記加工室内の圧力を大気圧より高くすることに
より、前記加工室から、一定量の研掃材を収容したタン
クを下方に設置して成るサイクロンを通り集塵装置へ流
れる気流が生成され、この気流を利用してサイクロンに
て研掃材を分級し、且つ、集塵装置での粉塵の除去を行
うものである。
【0010】この方法によりサンドブラスト装置内を流
れる風量が研掃材から噴射する圧縮空気のみとなり、前
記サイクロン及び前記集塵装置を小型可することができ
る。またサイクロンが小型可されることにより分級性能
が向上し、また、前記加工室を完全密閉にできることに
より加工室からの研掃材の飛散の問題も解消した。
【0011】
【発明の実施の形態】図1において加工基板8を基板固
定台5に固定して、加工室1を完全に密閉する。
【0012】ノズル7から高圧ガスと研掃材の混合流体
が噴射されると、高圧ガスにより加工室1内の圧力が大
気圧に比べ高くなり、加工室1から風管15を通りサイ
クロン2へ送られ、さらにサイクロン2から風管16を
通り集塵装置3に流入する気流が生成される。
【0013】すなわち、サイクロン2下方は、研掃材タ
ンク23に連通しているが、研掃材タンク23は、所定
量の研掃材を常に収納しており、研掃材タンク23から
本実施形態における研掃材定量供給装置24を経て、研
掃材ホース21への回路は、閉鎖され、サイクロン2も
風間16への連結部分を除き気密状態となっており、集
塵装置3に流入する気流のみが生成される。
【0014】加工室1からの気流によって、噴射された
研掃材が搬送されてサイクロン2に入る。ここで、加工
室1から集塵装置3に流れる気流により、分級され、使
用できる研掃材は研掃材タンク23に入り破砕された研
掃材及び切削された加工基板の切削くずなどのダストは
上記集塵装置3へ流れる気流により集塵装置3に運ばれ
集塵装置3内の図示せざるフィルターに捕集され、気体
は、排気口12より排出される。
【0015】なお、この排気口12に前記噴射圧力以下
のブロワーを設けてもよい。
【0016】研掃材タンク23に入った研掃材は、実施
例では、研掃材定量供給装置24を経て、いわゆるサク
ション式あるいは直圧式による移送力により、研掃材ホ
ース21からノズル7に送られ圧縮空気などの高圧流体
との混合流体30として噴射される。
【0017】なお、26はノズル駆動部で加工基板8に
対して一定範囲でノズルを移動させる機構である。 実施例1 本発明装置による実施例と従来のブラスト装置を比較す
る。 本発明の実施例 サイクロン外形:φ100mm ノズル内の加工内圧:0.5kg/cm2 ノズルから噴射する圧縮空気量:1.5m3/min 研掃材の噴射量:200g/min 使用した研掃材:カーボランダム#1500 加工基板:4インチシリコンウェハー ノズル距離:30mm ガン移動距離:150mm 加工基板移動幅:150mm ノズル移動スピード:10m/min 基板移動スピード:30mm/min 加工深さ:8μm 従来の装置 サイクロン外形:φ300mm ノズル内の加工内圧:0.5kg/cm2 ノズルから噴射する圧縮空気量:1.5m3/min 集塵装置の風量:10.8m3/min 研掃材の噴射量:200g/min 使用した研掃材:カーボランダム#1500 加工基板:4インチシリコンウェハー ノズル距離:30mm ガン移動距離:150mm 加工基板移動幅:150mm ノズル移動スピード:10m/min 基板移動スピード:30mm/min 加工深さ:8μm 上記の装置例で比較すると、従来の装置と本発明装置の
研掃材の噴射量及びノズルから噴射される空気量は同じ
であり、4インチのシリコンウェハーを加工したときに
加工時間3分で深さ8μmと同じ加工能力であった。
【0018】しかしながら、従来のサンドブラスト装置
においては装置内を流れる風量は10.8m3/minであり、本
発明装置においてはノズルから噴射される圧縮空気量だ
けであり、1.5m3/minと少ないためサイクロンの大きさ
を外形100mmと小さくしても研掃材を分級処理するこ
とができた。
【0019】また外気を全く取り込まなくてもよいため
サンドブラスト装置を設置する作業環境からの空気の取
り込みは必要なくなった。
【0020】一般的にサイクロンは研掃材の遠心力によ
り分級されるがサイクロンの外形が小さいほうが遠心力
が大きくなり分級効率が上がるためである。
【0021】1時間あたり、集塵機に流れる研掃材の量
を測定したところでは。従来の装置においては1.2kg/mi
nの研掃材が集塵装置に流れたが、本発明装置は0.3kg/m
inと研掃材の分級能力が上がっていた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明密閉式サンドブラスト装置の概略図
【図2】従来のサンドブラスト装置の概略図
【符号の説明】
1 加工室 2 サイクロン 3 集塵装置 5 基板固定台 8 加工基板 10 ブロアー 12 排気口 15 風管1 16 風管2 20 加工室ホッパー 21 研掃材ホース 23 研掃材タンク 24 研掃材定量供給装置 26 ノズル駆動部 27 搬送装置 28 外気取り入れ口 30 研掃材+高圧ガス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年3月8日(2000.3.8)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】従来のサンドブラスト装置は、図2に示
すように、集塵装置3に取り付けたブロアー10を回転
させることにより負圧を発生させ、この負圧により加工
室1からサイクロン2を通り集塵装置3に流れる気流を
生成し、この気流によりサイクロン2での分級および集
塵装置3による破砕された研掃材と、研削された被
物の微粉末などのダストの集塵を行う。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】この気流の力によりサイクロン2におい
て、使用できる研掃材と、破砕された研掃材及び切削さ
れた加工基板の切削くず(「ダスト」とも言う。)に分
級され、使用できる研掃材は研掃材タンク23に入り、
破砕された研掃材及び切削された被工物(「加工基
板」とも言う。)の切削くずは集塵機3の前記負圧によ
り風管16を通り、集塵装置3に捕集される。研掃材タ
ンク23に入った研掃材は研掃材定量供給装置24から
研掃材ホース21に入り、加工室1においてノズル7か
ら高圧ガスと研掃材の混合流体30として、搬送装置2
7上の被工物に噴射される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】例えばサンドブラストによりPDPなどの
高精細リブのパターン研削工を行う場合、パターン幅
を細くする要求があり、微細な研掃材を循環使用する要
望が高くなっており、このためにもサイクロンの分級能
力をより向上する必要があり、サイクロンを可及的に小
型化する必要がある。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】この方法によりサンドブラスト装置内を流
れる風量が研掃材から噴射する圧縮空気のみとなり、前
記サイクロン及び前記集塵装置を小型することができ
る。またサイクロンが小型されることにより分級性能
が向上し、また、前記加工室を完全密閉にできることに
より加工室からの研掃材の飛散の問題も解消した。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】すなわち、サイクロン2下方は、研掃材タ
ンク23に連通しているが、研掃材タンク23は、所定
量の研掃材を常に収納しており、研掃材タンク23から
本実施形態における研掃材定量供給装置24を経て、研
掃材ホース21への回路は、閉鎖され、サイクロン2も
16への連結部分を除き気密状態となっており、集
塵装置3に流入する気流のみが生成される。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】なお、26はノズル駆動部で加工基板8に
対して一定範囲でノズルを移動させる機構である。 実施例1 本発明装置による実施例と従来のブラスト装置を比較す
る。 本発明の実施例 サイクロン外形:φ100mm ノズル内の加工内圧:0.05MPa ノズルから噴射する圧縮空気量:1.5m/min 研掃材の噴射量:200g/min 使用した研掃材:カーボランダム#1500 加工基板:4インチシリコンウェハー ノズル距離:30mm ガン移動距離:150mm 加工基板移動幅:150mm ノズル移動スピード:10m/min 基板移動スピード:30mm/min 加工深さ:8μm 従来の装置 サイクロン外形:φ300mm ノズル内の加工内圧:0.05MPa ノズルから噴射する圧縮空気量:1.5m/min 集塵装置の風量:10.8m/min 研掃材の噴射量:200g/min 使用した研掃材:カーボランダム#1500 加工基板:4インチシリコンウェハー ノズル距離:30mm ガン移動距離:150mm 加工基板移動幅:150mm ノズル移動スピード:10m/min 基板移動スピード:30mm/min 加工深さ:8μm 上記の装置例で比較すると、従来の装置と本発明装置の
研掃材の噴射量及びノズルから噴射される空気量は同じ
であり、4インチのシリコンウェハーを加工したときに
加工時間3分で深さ8μmと同じ加工能力であった。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】1時間あたり、集塵機に流れる研掃材の量
を測定したところでは、従来の装置においては1.2kg/mi
nの研掃材が集塵装置に流れたが、本発明装置は0.3kg/m
inと研掃材の分級能力が上がっていた。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正内容】
【0021】一般的にサイクロンは研掃材の遠心力によ
り分級されるがサイクロンの外形が小さいほうが遠心力
が大きくなり分級効率が上がるためである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】研掃材を噴射するノズルを備える加工室か
    ら、一定量の研掃材を収容したタンクを下方に設置して
    成るサイクロンを介して、集塵装置へ至る研掃材の分級
    機構を有するサンドブラスト装置において、前記加工室
    を、該加工室と前記サイクロンを連通する風管の前記加
    工室との連結部以外の部分を気密状態としたことを特徴
    とするサンドブラスト装置。
  2. 【請求項2】研掃材を噴射するノズルを備える加工室か
    ら、一定量の研掃材を収容したタンクを下方に設置して
    成るサイクロンを介して、集塵装置へ至る気流により研
    掃材を分級するサンドブラスト装置において、前記加工
    室と前記サイクロンを連通する風管の前記加工室との連
    結部以外の部分を気密状態として、前記ノズルから噴射
    される高圧ガスにより前記加工室内の圧力を大気圧より
    高くすることにより、前記加工室からサイクロンを介し
    て集塵装置へ流れる気流を生成し、該気流により前記サ
    イクロンにて研掃材を分級することを特徴とする研掃材
    の分級方法。
  3. 【請求項3】前記加工室からサイクロンを介して集塵装
    置へ流れる気流により、前記サイクロンで分級された破
    砕された研掃材と、研削された被化工物の微粉末を前記
    集塵装置内のフィルターにて捕集することを特徴とする
    請求項2記載の研掃材の分級方法におけるダスト捕集方
    法。
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