JP2003048161A - ブラスト加工における研磨材供給方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工能力の高い直圧式ブラスト加工において、
研磨材噴射ノズルへ連続的に一定量の研磨材を安定して
供給し、研磨材噴射ノズルへ供給する研磨材量を容易に
設定できるようにする。 【解決手段】ベルトに複数の貫通孔を連続して形成した
研磨材供給ベルトを一定方向に移動させ、研磨材装填部
にて貫通孔内に研磨材を装填後、高圧ガスを使用して貫
通孔に装填された研磨材を研磨材供給管に供給し、研磨
材供給管に連結した研磨材噴射ノズルより高圧ガスと共
に研磨材を噴射させ、研磨材供給ベルトの移動速度を変
化させることにより任意に研磨材噴射ノズルから噴射す
る研磨材量を容易に設定できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ブラスト装置にはノズル内の
エアー噴射ノズルからエアーを噴射し、この時発生する
エゼクター現象による負圧により研磨材を研磨材供給装
置から吸い込み研磨材噴射ノズルから噴射するサクショ
ン式ブラスト装置と、研磨材供給装置内で高圧エアーと
研磨材を混合させ、研磨材と高圧エアーが混合した状態
で研磨材噴射ノズルへ研磨材を供給後研磨材噴射ノズル
から研磨材を噴射する直圧式ブラスト装置の２種類があ
り、一般的にサクション式ブラスト装置は圧力タンクが
不必要で連続噴射が可能であるが、直圧式ブラスト装置
と比較し、加工能力が低いと言われ、直圧式ブラスト装
置が加工能力は高いが、圧力タンクが必要となり、圧力
タンク中の研磨材が無くなると圧力タンク内に研磨材を
入れるため噴射を停止する必要があり、連続噴射できな
いと言われてきた。

【０００２】本発明は、セラミックやシリコンウェハー
等の基板に行われるパターン切削加工等の精密ブラスト
加工に使用される、加工能力の高い直圧式ブラスト装置
を使用し、精度の高い精密サンドブラスト加工を行うた
め、研磨材を一定量均一に連続して研摩材噴射ノズル２
０に研磨材を供給するための研磨材供給方法及び装置に
関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、直圧式ブラスト装置に使用される
研磨材供給装置は図５にしめすように、分級装置３２の
下に設置された研磨材タンク２１の下部に研磨材圧力タ
ンク２２を設置し、研磨材圧力タンクの下側に研磨材導
入孔４３を持った研磨材調整パイプ４２を設置し、研磨
材調整パイプ４２は研磨材供給管２８を経て研磨材噴射
ノズル２０と連結している。

【０００４】研磨材はブラスト装置本体３１より供給さ
れ、供給された研磨材は集塵機３５の負圧によりブラス
ト装置本体３１から本体導管３４を経てサイクロン３２
に入り、サイクロン３２下部の研磨材タンク２１から、
研磨材圧力タンク２２に研磨材が供給される。

【０００５】研磨材圧力タンク２２に研磨材が供給され
た後に、研磨材供給バルブ２４を閉じて研磨材圧力タン
ク２２内を加圧すると、研磨材圧力タンク２２内の研磨
材調整パイプ４２中の研磨材導入孔４３より研磨材が供
給され、研磨材供給管２８を経て研磨材噴射ノズル２０
より研磨材が高圧ガスと共に噴射される。

【０００６】研磨材噴射量の調整は研磨材導入孔４３の
穴径と研磨材調整エアー１９のエアー量により調整を行
い、研磨材調整エアー１９のエアー量が多くなると研磨
材調整パイプ４２中に研磨材が入りにくくなり研磨材噴
射量が減少し、研磨材導入孔の穴径が小さくなると研磨
材量が減少する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の直圧式ブラ
スト装置を使用した場合、研磨材噴射量の調整は研磨材
導入孔４３の穴径と研磨材調整エアー１９のエアー量の
みであり、研磨材圧力タンク２２内の研磨材量が変化す
ると、穴の部分にかかる研磨材の重量が変化するため穴
の中へ入る研磨材量が変化し、精度の良い研磨材噴射量
の調整は不可能であり、精度の良いブラスト加工は困難
であった。

【０００８】また研磨材圧力タンク２２内の研磨材が無
くなると、噴射を停止し研磨材圧力タンク内を大気圧と
し、研磨材を投入後再び研磨材圧力タンク２２内を加圧
して研磨材噴射ノズル２０から研磨材を噴射させる必要
があり、連続して噴射できない問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の研摩材供給装置においては図１及び図２に
示すように平ベルト上に連続する複数の貫通孔を設けた
研磨材供給ベルト８の一部に接して、研磨材タンク２１
と連結した研磨材装填部１７を設け、研磨材供給ベルト
８に接するように設けた２ヶの研磨材供給ベルト駆動用
プーリー１６をモーター等の回転駆動手段により回転さ
せることにより、研磨材供給ベルト８を一方方向に移動
させ、研磨材装填部１７により研磨材タンク２１中の研
磨材を研磨材供給ベルト８内の貫通孔１１内に装填後、
研磨材供給ベルト８の一方に研磨材供給ベルト押さえ板
２５を介して研磨材供給管２８を設け、他方に研磨材供
給管２８に貫通孔１１に装填した研磨材を高圧ガスにて
研磨材供給管２８に送るための研磨材供給用高圧ガス導
管３を研磨材供給ベルト押さえ板２５を介して設け、該
研磨材供給用高圧ガス導管３に高圧ガスを供給すること
により研磨材供給ベルト８内の貫通孔１１に装填された
研磨材を研磨材供給管２８に吹き込み研磨材供給管２８
を経て研磨材噴射ノズル２０から高圧ガスと研磨材を噴
射するようにした。

【００１０】研磨材供給ベルト８の移動方向は、図１及
び図２のように水平方向に移動させるか図２及び図３の
ように垂直方向に移動させてもどちらでも良い。

【００１１】研磨材装填部１７は、図１及び図２及び図
３のように研磨材供給ベルト８の外周の一部に接するよ
うに設けるか図４のように研磨材供給ベルト８の一部を
研磨材供給タンク３０内の研磨材内に埋没させるように
して研磨材を研磨材供給ベルト８に形成した貫通孔１１
内に装填しても良い。

【００１２】図１及び図２のように研磨材供給ベルト８
を水平方向に移動させる場合、研磨材供給ベルト８に形
成した貫通孔１１の形状は図５のように穴径に対し貫通
孔の深さが２倍以上もしくは図６のように貫通孔１１の
上部の穴径が下部の穴径と比較して大きくすることが望
ましく、図３及び図４のように研磨材供給ベルト８を垂
直方向に移動させる場合、研磨材供給ベルト８に形成し
た貫通孔１１の形状は図５のように穴径に対し貫通孔１
１の深さが２倍以上することが望ましく、貫通孔１１の
形状は丸形状の必要は無く四角や三角や楕円どんな形状
でも良い。

【００１３】研磨材供給ベルトに形成された貫通孔１１
内に研磨材装填部１７において研磨材が入りやすくする
ため、バイブレーター等を使用し研磨材供給タンク３０
及び／又は研摩材タンク２１に振動を与えることが望ま
しい。

【００１４】例えば研磨材供給ベルト８のかわりに円盤
上に貫通孔を形成して円盤状に研磨材供給部を設けたと
きは、貫通孔内に研磨材が入りやすいように振動を研磨
材供給部に与えると、円盤全面に振動が伝わり研磨材供
給部にて研磨材を貫通孔内に装填後、研磨材が円盤に伝
わった振動で、貫通孔内から一部研磨材が抜け落ちる現
象が起きるが、本発明ではベルトを使用しているため、
研磨材装填部１７に振動を与え貫通孔１１内に研磨材を
入りやすくしても、研磨材装填部１７から研磨材供給ベ
ルト８が離れれば研磨材供給ベルト８に伝わる振動は少
なくなり貫通孔１１から研磨材が抜け落ちることは少な
い。

【００１５】さらに研磨材を研磨材供給ベルト８の貫通
孔１１内に供給後、研磨材供給ベルト８の貫通孔１１か
ら抜け落ちにくくするため、研磨材装填部１７と研磨材
圧送部１３との間に振動吸収部１８を設け、研磨材供給
タンク３０及び／又は研摩材タンク２１に与えた振動に
より伝わった研磨材供給ベルト８上の振動を吸収するこ
とが望ましい。

【００１６】研磨材の研磨材噴射ノズル２０の噴射量を
変化させるために研磨材噴射ノズル２０への研磨材の供
給量を変化させる方法としては、研磨材供給ベルト８に
形成された貫通孔の数、大きさ、容量を変化させるか、
研磨材供給ベルト８の移動速度を変化させることにより
研磨材の供給量を変化させる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の研摩材供給方法及び供給
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。

【００１８】本発明の研磨材供給噴射装置を使用したブ
ラスト加工装置は図８のように、研磨材噴射ノズル２０
を設けた加工室３１にて、被加工物に研磨材噴射ノズル
２０より研磨材と高圧ガスを噴射しブラスト加工を行
う。

【００１９】被加工物７に噴射された研磨材は一部破砕
され細かくなり、被加工物を削った粉塵と研磨材はホッ
パーを通り、本体導管３４からサイクロン等の分級装置
３１に入り、分級装置３１にて分級され破砕された研磨
材とブラスト加工により被加工物を削ることにより発生
した粉塵は分級装置３１から集塵用導管３９を経て集塵
機３５に集められ、使用できる研磨材は分級装置３１か
ら研磨材タンク２１に集められる。

【００２０】研磨材供給タンク３０の下部に研磨材供給
ベルト８に接するように研磨材装填部１７を設け、研磨
材タンクに入った研磨材は、研磨材供給ベルト駆動プー
リーの回転により研磨材供給ベルトが移動することによ
り、研磨材装填部１７にて研磨材供給ベルト８に形成さ
れた連続した複数の貫通孔１１に連続して研磨材が装填
され、研磨材供給ベルト８に接するように設けられた研
磨材圧送部１３にて研磨材供給用高圧ガス導管３から高
圧ガス１を研磨材供給ベルト８の貫通孔１１に供給し、
貫通孔１１に装填した研磨材を高圧ガスの流れにより研
磨材供給管２８に高圧ガスと共に供給し、研磨材供給管
２８を経て研磨材噴射ノズルか２０ら研磨材を噴射し、
ブラスト加工を行う。

【００２１】研磨材圧送部１３において、高圧ガスを供
給する研磨材供給用高圧ガス導管３と研磨材供給管２８
は、それぞれ研磨材供給ベルト８との間に研磨材供給ベ
ルト押さえ板２５を設け、研磨材供給ベルト押さえ板２
５を介して、お互いに研磨材供給ベルト８を挟み込むよ
うに設置し、研磨材供給ベルト８と研磨材供給用高圧ガ
ス導管３及び研磨材供給管２８の接する部分から高圧ガ
スが漏れないようにする。

【００２２】研磨材供給ベルト押さえ板２５の材質は研
磨材により削られにくい、ボロンカーバイト等の研磨材
より硬度が高く耐摩耗性の高い材料を使用することが望
ましい。研磨材供給管２８の途中から別途高圧ガスを供
給し、研磨材噴射ノズル２０から噴射させる高圧ガスの
量を増やすことにより研磨材噴射ノズル２０から噴射す
る研磨材の噴射スピードを向上させ、ブラスト加工の加
工能力を向上させても良い。

【００２３】研磨材供給ベルト８に形成された貫通孔１
１内へ研磨材を供給する方法としては、図４のように研
磨材タンクより、研磨材レベル用パイプ２７を使用して
研磨材高さのレベルを一定にした研磨材供給タンク内３
０で、研磨材供給ベルト８の一部を研磨材供給タンク３
０内の研磨材層１２に埋没させることにより研磨材を研
磨材供給ベルト８に形成した貫通孔１１に研磨材を装填
しても良い。

【００２４】

【実施例】厚み８ミリのウレタンゴム製の平ベルトに研
磨材を装填する側の穴径が８ミリでエアー供給側の穴径
が３ミリになるように形成された図６のような形状の穴
を図２のように３列でピッチ１５ミリになるように平ベ
ルトに連続してあけ研磨材供給ベルトを形成した。

【００２５】図１のように研磨材供給ベルトが横に移動
するように研磨材供給ベルト駆動用プーリー１６を設置
し、研磨材圧送部１３の研磨材供給ベルト押さえ板２５
としてボロンカーバイトの板を、接着剤を使用し研磨材
供給管２８及び研磨材供給用高圧ガス供給管３に貼り付
け、研磨材供給ベルト８を挟み込むようにして設置し
た。

【００２６】ブラスト装置加工室３１に研磨材として平
均粒径１５μｍのアルミナ粒子を約５ｋｇ投入し、研磨
材はホッパー３３からサイクロンを経て研磨材タンク２
１に供給された。

【００２７】研磨材供給ベルト駆動用プーリー１６を図
１の方向に回転させ、研磨材装填部１７にて貫通孔１１
に研磨材を装填し、装填した研磨材を研磨材圧送部１３
にて０．２５ＭＰａの高圧ガスを研磨材供給用高圧ガス
導管３に供給し、貫通孔１１に装填した研磨材を研磨材
供給管２８に高圧ガスと共に供給し、ブラスト装置加工
室３１内でφ５ミリの研磨材噴射ノズル２０から研磨材
を噴射し、シリコンウェハーの穴あけ加工を行った。

【００２８】穴あけ加工用に使用したマスキングは、日
本合成化学工業（株）製の膜厚８０μｍのサンドブラス
ト用感光性ドライフィルムを使用し、紫外線にて露光、
０．３％の炭酸ナトリウム溶液にて現像し、マスキング
パターンを形成させた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の効果としては、前述した構成の
ためブラスト加工能力が高い直圧式ブラスト加工におい
て、研磨材に圧力をかけるための研磨材圧力タンクを使
用しないで、加工中にノズルからの噴射を止めることな
く連続して研磨材を研磨材供給管を経て研磨材噴射ノズ
ルへ高圧ガスと共に供給し噴射させることが可能とな
り、さらに研磨材供給ベルトの移動速度を変化させるこ
とにより、自由に研磨材噴射ノズルから噴射される研磨
材量を変えることが可能になり、加工に最適な研磨材噴
射量を容易に設定できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨材供給ベルトを横に移動させた研
摩材供給装置の概要を示す断面の説明図である。

【図２】本発明の研磨材供給ベルトを横に移動させた研
磨材供給装置の概要を示す斜視図である。

【図３】本発明の研磨材供給ベルトを縦に移動させた研
摩材供給装置を示す側面の断面図である。

【図４】本発明の研磨材供給ベルトの一部を研磨材に埋
没させた研磨材供給装置を示す側面の断面図である。

【図５】本発明の研磨材供給ベルトの穴の形状及び研磨
材圧送部の詳細を示す側面の断面図である。

【図６】本発明の研磨材供給ベルトの穴の形状及び研磨
材圧送部の詳細を示す側面の断面図である。

【図７】従来の直圧式ブラスト装置に使用されてる研磨
材供給装置の側面の断面図である。

【図８】直圧式ブラスト装置を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 高圧ガス ３ 研磨材供給用高圧ガス導管 ４ 補給用高圧ガス供給管 ５ 研摩材 ６ 研摩材＋高圧ガス ７ 被加工物 ８ 研磨材供給ベルト １０ 研摩材供給装置 １１ 貫通孔 １２ 研摩材層 １３ 研磨材圧送部 １６ 研磨材供給ベルト駆動用プーリー １７ 研摩材装填部 １８ 振動吸収部 １９ 研磨材調整エアー ２０ 研摩材噴射ノズル ２１ 研摩材タンク ２２ 研磨材圧力タンク ２３ 高圧ガス導管 ２４ 研磨材供給弁 ２５ 研磨材供給ベルト押さえ板 ２７ 研磨材レベル用パイプ ２８ 研磨材供給管（研摩材供給ホース） ３０ 研磨材供給タンク ３１ ブラスト装置加工室 ３２ 分級装置（サイクロン） ３３ ホッパー ３４ 本体導管 ３５ 集塵機 ３６ バイブレーター ３７ スプリング ３８ ゴム管 ３９ 集塵用導管 ４０ ガラス窓 ４２ 研磨材量調整パイプ ４３ 研磨材導入孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平ベルト上に複数の連続した貫通孔を形成
   した研磨材供給ベルトを一方方向に移動させ、研磨材タ
   ンク内の研磨材を研磨材供給ベルトの一部に接した研磨
   材装填部より研磨材供給ベルトの貫通孔内に装填後、研
   磨材圧送部にて研磨材ベルトの一方から研磨材が装填さ
   れた研磨材供給ベルトの貫通孔に圧力が0.01Mpa以上の
   高圧ガスを流すことにより、前記装填した研磨材を研磨
   材供給ベルトに近接した研磨材供給管に供給し、研磨材
   供給管に連結された研磨材噴射ノズルから研磨材を噴射
   することを特徴とするブラスト加工における研磨材噴射
   ノズルへの研磨材供給方法。
2. 【請求項２】前記研磨材供給ベルトの一部を研磨材供給
   タンク内の研磨材内に埋没させることにより研磨材供給
   ベルト内の貫通孔内に研磨材を装填し、研磨材圧送部に
   て研磨材ベルトの一方から研磨材が装填された研磨材供
   給ベルトの貫通孔に圧力が0.01MPa以上の高圧ガスを流
   すことにより、前記装填した研磨材を研磨材供給ベルト
   に近接した研磨材供給管に供給し、研磨材供給管に連結
   された研磨材噴射ノズルから研磨材を噴射することを特
   徴とするブラスト加工における研磨材噴射ノズルへの研
   磨材供給方法。
3. 【請求項３】請求項１及び２記載のブラスト加工におい
   て、研磨材供給ベルトの移動速度を変化させるか、研磨
   材供給ベルトに形成された貫通孔の大きさ、数、容量を
   変化させることにより研磨材噴射ノズルへの研磨材供給
   量を変化させることを特徴とするブラスト加工における
   研磨材噴射ノズルへの研磨材供給方法。
4. 【請求項４】請求項１及び２記載のブラスト加工におい
   て、研磨材供給ベルト上に形成した貫通孔に研磨材を装
   填させるため研磨材供給タンク及び／又は研摩材供給装
   置に振動を与えることを特徴とするブラスト加工におけ
   る研摩材供給方法。
5. 【請求項５】研磨材タンク下部に研磨材供給ベルトに接
   するように研磨材装填部を設け、連続する複数の貫通孔
   を形成した研磨材供給ベルトに接するように設けた２ヶ
   の研磨材供給ベルト移動用プーリーを回転駆動手段によ
   り回転することにより研磨材供給ベルトを任意の速度で
   一定方向に移動するようにし、研磨材供給ベルトの一方
   に研磨材供給管を設け、他方に研磨材供給管に貫通孔に
   装填した研磨材を高圧ガスにて研磨材供給管に送るため
   の導管を設けた研磨材圧送部にて、該導管に高圧ガスを
   供給し、研磨材供給ベルト中の貫通孔内の研磨材を研磨
   材供給管に圧送することにより、研磨材供給管と連結し
   た研磨材噴射ノズルから研磨材を一定量噴射するように
   したことを特徴とするブラスト加工における研磨材供給
   噴射装置。
6. 【請求項６】研磨材供給ベルトの一部を研磨材供給タン
   ク内の研磨材内に埋没させるようにし、連続する複数の
   貫通孔を形成した研磨材供給ベルトに接するように設け
   た２ヶの研磨材供給ベルト移動用プーリーを回転駆動手
   段により回転することにより研磨材供給ベルトを任意の
   速度で一定方向に移動するようにし、研磨材供給ベルト
   の一方に研磨研磨材供給管を設け、他方に研磨材供給管
   に貫通孔に装填した研磨材を高圧ガスにて研磨材供給管
   に送るための導管を設けた研磨材圧送部にて、該導管に
   高圧ガスを供給し、研磨材供給ベルト中の貫通孔内の研
   磨材を研磨材供給管に圧送することにより、研磨材供給
   管と連結した研磨材噴射ノズルから研磨材を一定量噴射
   するようにしたことを特徴とするブラスト加工における
   研磨材供給噴射装置。
7. 【請求項７】請求項１から４記載のブラスト加工におい
   て、研磨材装填部と研磨材圧送部との間に研磨材タンク
   及び／又は研磨材供給装置に与えられた振動を吸収する
   ための振動吸収部を設けることを特徴とするブラスト加
   工における研磨材供給噴射装置。