JP2004082247A - ワイヤソーのスラリー管理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤソーの廃スラリーから分散液を高効率で確実に回収できるようにする。
【解決手段】分散液に砥粒を分散したスラリーを導入して切削を行うワイヤソーと、ワイヤソーから発生する廃スラリー８を導入して分散液５の蒸発温度以上に加熱しつつ真空乾燥して固形分１９と蒸発ベーパー５ａとに分離する真空乾燥機２８と、一側が真空乾燥機２８に連通し他側が真空吸引装置４５に連通して真空乾燥機２８からの蒸発ベーパー５ａを液化する凝縮器４３，４４と、凝縮器４３，４４にて液化した分散液５を貯留する分散液貯留タンク２５とを備える。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤソーの廃スラリーから分散液を高効率で確実に回収できるようにしたワイヤソーのスラリー管理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばセラミック、ＩＣチップの基板、太陽電池のシリコン、合成石英等の材料からウェハを作る際に、ワイヤソーと呼ばれる装置が用いられている。このワイヤソーは、加工用ローラ間にエンドレスに張設したワイヤを複数平行に備え、このワイヤに、分散液に砥粒を分散させたスラリーを供給するようにしている。分散液には一般に水系分散液や油系分散液が用いられている。
【０００３】
ワイヤソーにて前記セラミック、ＩＣチップの基板等の被切削体を切削する際には、分散液に砥粒を分散させたスラリーをワイヤに供給し、これとともに、加工用ローラを駆動してワイヤを移動させた状態でワイヤと被切削体とを近付け、被切削体をワイヤに対して通過させることにより被切削体を切削して多数のウェハを製作する。
【０００４】
前記ワイヤの切削能力は、ワイヤに供給するスラリー中の砥粒と分散液との混合重量比に大きく依存するため、被切削体の切削を能率的に行うためには、スラリー中の砥粒と分散液との混合重量比を、ワイヤによる切削能力が最大限に発揮されるような値に維持する必要がある。
【０００５】
また、ワイヤソーに供給したスラリーは、被切削体の切削によって被切削体の切り粉が混入し、このために切削後の廃スラリーは切り粉の混入量が多くなって砥粒の割合が低下し、且つ砥粒は切削時に破砕して切削に使用可能な粒径の砥粒量が減少する等の理由により、被切削体の切削能率は経時的に低下する。
【０００６】
このために、従来は切削処理が所定回数終了する度毎に、一定量の廃スラリーを排出し、排出した廃スラリーと同量の新しいスラリーを供給するというスラリーの再生処理を行っていた。
【０００７】
しかし、このように、廃スラリーの一部を定期的に交換するようにしても、スラリー中の切り粉や破砕砥粒の量は次第に増加してくるため、スラリー中の砥粒と分散液との混合重量比を常に最適な値に維持することはできない。このため、ワイヤの切削能力は次第に低下して、均一に安定した切削効率を維持することはできなかった。
【０００８】
しかも、従来のワイヤソーでは、スラリーの交換時に取り出す廃スラリーは廃棄処分している。この廃棄する廃スラリー中には使用可能な砥粒や分散液が含まれており、これを廃棄して新しい砥粒や分散液を供給することは資源の無駄な消費であり、切削処理に必要な砥粒や分散液の消費量が増大して切削処理のコストが高くなるという問題があった。また、廃棄する廃スラリーは産業廃棄物として処分されるので、産業廃棄物処理の負荷が増大してしまうという問題もあった。
【０００９】
近年、上記したような問題を解決するために、前記廃スラリーを遠心分離機に供給することにより比較的粒径の大きい固形分を分離除去し、その後、更に濾過機に供給して微細な固形分を分離除去することにより清浄な分散液を得、この回収した分散液に砥粒を分散させて再びワイヤソーに供給する方式が考えられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したように遠心分離機と濾過機を用いて廃スラリー中の固形分を除去して分散液を回収する方法は、理論的には可能であるが、実際上は分離することができなかった。
【００１１】
即ち、通常の分散液は粘性を有しており、且つ廃スラリー中には数ミクロン程度の微細な固形分が高濃度で混在しているために分離が非常に困難である。遠心分離機ではある程度大きな粒径の固形分しか分離することができず、このため、数ミクロン程度の微細な固形分は濾過機で分離することになるが、このような微細な粒子が高濃度で混在する分散液から微粒子を効率良く分離できる濾過機は存在しない。即ち、濾過機の濾過部は直ちに目詰まりを起こしてしまう。このため、上記したような廃スラリーから固形分と分散液を連続的にしかも高能率に分離することは技術的に困難である。
【００１２】
本発明は、このような実情に鑑みてなしたものであり、ワイヤソーの廃スラリーから分散液を高効率で確実に回収できるようにしたワイヤソーのスラリー管理方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、分散液に砥粒を分散させたスラリーをワイヤソーに供給して切削時に生じた廃スラリーを、分散液の蒸発温度以上に加熱して真空乾燥することにより固形分と蒸発ベーパーとに分離し、分離した蒸発ベーパーを凝縮することにより分散液を回収し、回収した分散液に砥粒を分散させて再びワイヤソーに供給することを特徴とするワイヤソーのスラリー管理方法、に係るものである。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記廃スラリーから遠心分離により粗粒固形分を除去した後に前記真空乾燥により固形分と蒸発ベーパーとに分離することを特徴とする請求項１記載のワイヤソーのスラリー管理方法、に係るものである。
【００１５】
請求項３記載の発明は、分散液に砥粒を分散したスラリーを導入して切削を行うワイヤソーと、該ワイヤソーから発生する廃スラリーを導入して分散液の蒸発温度以上に加熱しつつ真空乾燥して固形分と蒸発ベーパーとに分離する真空乾燥機と、一側が前記真空乾燥機に連通し他側が真空吸引装置に連通して前記真空乾燥機からの蒸発ベーパーを液化する凝縮器と、該凝縮器にて液化した分散液を貯留する分散液貯留タンクとを備えたことを特徴とするワイヤソーのスラリー管理装置、に係るものである。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記分散液貯留タンクに成分調整装置が備えられていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソーのスラリー管理装置、に係るものである。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記真空乾燥機で分離した蒸発ベーパーから固形分を除去するためのミストセパレータを備えていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソーのスラリー管理装置、に係るものである。
【００１８】
請求項６記載の発明は、前記凝縮器が複数段備えられていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソーのスラリー管理装置、に係るものである。
【００１９】
請求項７記載の発明は、前記ワイヤソーの切削時に生じた廃スラリーを遠心分離して粗粒固形分と廃スラリーとに分離し、粗粒固形分を前記回収した分散液と共にワイヤソーに導き、廃スラリーを前記真空乾燥機に導くようにした遠心分離機を備えていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソーのスラリー管理装置、に係るものである。
【００２０】
請求項８記載の発明は、前記遠心分離機が複数段備えられていることを特徴とする請求項７記載のワイヤソーのスラリー管理装置、に係るものである。
【００２１】
上記手段によれは、次のように作用する。
【００２２】
請求項１又は３記載では、ワイヤソーの廃スラリーを、分散液の蒸発温度以上に加熱して真空乾燥することにより固形分と蒸発ベーパーとに分離し、分離した蒸発ベーパーを凝縮することにより分散液を回収し、回収した分散液に砥粒を分散させて再びワイヤソーに供給するようにしているので、廃スラリー中の分散液の殆どを確実に回収して再利用することができ、よってワイヤソーのスラリー管理費用を極力低減することができて経済性を高めることができ、更に、廃棄物の量が減少し、環境保全の点で有利になると共に、廃棄処理費用も低減できる。
【００２３】
請求項２又は７記載の発明では、遠心分離機により廃スラリー中の粗粒固形分を除去した後に廃スラリーを前記真空乾燥機に導いて固形分と蒸発ベーパーとに分離するようにしているので、廃スラリーの固形分濃度を低下して真空乾燥機に導くことができ、また、分離した粗粒固形分を砥粒の一部として分散液に分散させることによって再利用できる。
【００２４】
請求項４記載の発明では、分散液貯留タンクに成分調整装置が備えられているので、回収した分散液の成分を容易に調整できる。
【００２５】
請求項５記載の発明では、真空乾燥機で分離した蒸発ベーパーからミストを除去できるミストセパレータを備えているので、蒸発ベーパー中の固形分を分離できる。
【００２６】
請求項６記載の発明では、凝縮器が複数段備えられていることにより蒸発ベーパーをより完全に液化できる。
【００２７】
請求項８記載の発明では、遠心分離機が複数段備えられていることにより真空乾燥機に導く廃スラリー中の固形分濃度を更に低下できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は本発明のワイヤソーのスラリー管理装置の一形態例の全体構成を表わす立面図、図２は図１における分散液回収装置の系統図である。
【００３０】
図１に示すように、ワイヤソー１には、再生スラリー槽２からのスラリー３がポンプ４により供給されている。再生スラリー槽２では、分離回収された粗粒固形分１４と、水系又は油系の分散液５と新しい砥粒６が攪拌機７により分散混合されている。
【００３１】
ワイヤソー１で被切削体を切削して発生した廃スラリー８は、廃スラリー槽９に貯留されるようになっており、廃スラリー槽９では攪拌機１０により固形分の沈殿が防止されている。
【００３２】
廃スラリー槽９の廃スラリー８は、ポンプ１１により取出されて破線で示すように分散液回収装置１２に供給することにより分散液の回収操作を行うことができる。
【００３３】
一方、図１の例では、廃スラリー槽９の廃スラリー８を、ポンプ１１により実線で示すように第１の遠心分離機１３に供給する場合を示している。第１の遠心分離機１３では遠心力により廃スラリー８中の粗粒固形分１４を分離し、この粗粒固形分１４は前記分散液５と共に再生スラリー槽２に砥粒６の一部として導くようにしている。前記遠心分離機１３で粗粒固形分１４が分離された廃スラリー８は攪拌機１５を備えた廃スラリー槽１６に貯留される。
【００３４】
廃スラリー槽１６の廃スラリー８は、ポンプ１７により第２の遠心分離機１８に供給されている。第２の遠心分離機１８では、より高い遠心力によって廃スラリー８中の固形分１９を分離し、固形分１９が分離された廃スラリー８は攪拌機２０を備えた廃スラリー槽２１に貯留される。このように第１及び第２の遠心分離機１３，１８で固形分が或る程度分離された廃スラリー８は、ポンプ２２を介して前記分散液回収装置１２に供給されるようにしている。また、上記ポンプ２２からの廃スラリー８の一部は第２の遠心分離機１８に供給されるようになっている。また、上記において、ポンプ１７の下流にバイパス流路２３を設けて、前記ポンプ１７からの廃スラリー８の一部を第２の遠心分離機１８に導くことなくポンプ２２からの廃スラリー８と共に分散液回収装置１２に導くようにしてもよい。
【００３５】
前記分散液回収装置１２では、固形分１９を分離して分散液５を回収し、回収した分散液５は攪拌機２４を備えた分散液貯留タンク２５に供給されている。分散液貯留タンク２５では分散液５の成分検査が行われるようになっており、不足している成分を補充するようにした成分調整装置２６が備えられている。
【００３６】
そして、前記分散液貯留タンク２５の分散液５はポンプ２７により前記再生スラリー槽２に供給されるようになっており、また上記分散液５の一部は第１の遠心分離機１３に供給されるようになっている。
【００３７】
次に、分散液回収装置１２について図２を参照して説明する。
【００３８】
前記廃スラリー槽２１又は廃スラリー槽９からの廃スラリー８は、真空乾燥機２８に供給することにより固形分１９と蒸発ベーパー５ａとに分離するようにしている。真空乾燥機２８は、筒体２９の内部に回転モータ３０により回転する中心軸３１を備えており、該中心軸３１には攪拌羽根３２が備えられている。そして前記廃スラリー８は、廃スラリー供給口３３から筒体２９内部に供給されて攪拌羽根３２により攪拌されるようになっている。
【００３９】
前記筒体２９の軸方向中間位置の上部には蒸発ベーパー５ａを取り出す吸引胴部３４が形成されており、吸引胴部３４は後述する真空吸引装置４５によって吸引されている。４０は真空乾燥機２８内で分離された固形分１９を外部に取り出すための固形分切り出し装置である。
【００４０】
更に、前記筒体２９の外周にはジャケット３５が設けられており、該ジャケット３５及び前記中心軸３１には、加熱流体供給装置３６からの蒸気等の加熱流体３７が供給管３８により供給されている。３９は加熱流体３７の戻り管である。
【００４１】
上記真空乾燥機２８での加熱は、前記分散液５が水系分散液の場合には略１００℃の加熱温度に保持し、また、分散液５が油系分散液の場合には略３００℃の加熱温度に保持するようにしている。従って、前記加熱流体供給装置３６としては、上記加熱温度を保持できるものであれば、既設の蒸気ボイラやその他の種々の加熱装置、加熱媒体を用いることができる。
【００４２】
前記真空乾燥機２８の吸引胴部３４の上部下流には、蒸発ベーパー５ａから固形分を除去するためのミストセパレータ４１が備えられている。このミストセパレータ４１で分離したミスト４２は前記真空乾燥機２８に戻されるようになっている。
【００４３】
前記ミストセパレータ４１の下流には、ミストセパレータ４１からの蒸発ベーパー５ａを導入して冷却し液化することにより分散液５を取り出すようにした凝縮器を備えている。図２では第１の凝縮器４３と第２の凝縮器４４を直列に備えた場合を示しており、第２の凝縮器４４には真空吸引装置４５が接続されている。真空吸引装置４５は、エゼクタ水槽４６の水をエゼクタ用ポンプ４７によりエゼクタ４８に供給して排気管４９を介し前記第２の凝縮器４４内のガスを真空吸引するようにしている。または真空吸引装置としては真空ポンプを使用することもできる。
【００４４】
前記第１の凝縮器４３及び第２の凝縮器４４は、内部に備えた冷却水管５０に図示しない冷水塔等の冷水供給装置からの冷水５１を供給して冷却するようにしてあり、蒸発ベーパー５ａが冷却により凝縮して液化した分散液５は、下部抜出部５２から分散液抜出ポンプ５３により抜出されて前記分散液貯留タンク２５に回収されるようになっている。
【００４５】
以下に、上記形態例の作用を説明する。
【００４６】
図１の分散液貯留タンク２５では成分調整装置２６により分散液５の成分調整が行われており、成分調整された分散液５はポンプ２７により再生スラリー槽２に供給される。再生スラリー槽２では所定量の新たな砥粒６が供給され、攪拌機７により混合されており、このようにして調整されたスラリー３がポンプ４によりワイヤソー１に供給されてワイヤソー１により切削が行われる。
【００４７】
ワイヤソー１で被切削体を切削して発生した廃スラリー８は、廃スラリー槽９に貯留された後、ポンプ１１により第１の遠心分離機１３に供給され、該第１の遠心分離機１３において遠心力により廃スラリー８中の粗粒固形分１４が分離され、この粗粒固形分１４は前記分散液５と共に再生スラリー槽２に導かれて砥粒の一部として混合利用される。
【００４８】
第１の遠心分離機１３で粗粒固形分１４が分離された廃スラリー８は廃スラリー槽１６に貯留された後、ポンプ１７により第２の遠心分離機１８に供給され、該第２の遠心分離機１８においてより高い遠心力によって廃スラリー８中の固形分１９が分離され、固形分１９が分離された廃スラリー８は廃スラリー槽２１に貯留される。尚、上記第１の遠心分離機１３及び第２の遠心分離機１８にて分離される固形分はごく一部であり、廃スラリー槽２１の廃スラリー８には依然として微粒の固形分が大量に存在している。
【００４９】
上記第１及び第２の遠心分離機１３，１８で粗粒の固形分が或る程度分離された廃スラリー８は、ポンプ２２により図２の分散液回収装置１２における真空乾燥機２８に供給される。
【００５０】
真空乾燥機２８の内部は、真空吸引装置４５によって真空に保持されており、更に、ジャケット３５及び前記中心軸３１には加熱流体供給装置３６からの蒸気等の加熱流体３７が供給されて加熱されているので、真空乾燥機２８に供給されて攪拌羽根３２により攪拌される廃スラリー８の分散液は、効果的に蒸発して蒸発ベーパー５ａとなってミストセパレータ４１に導かれる。分散液が蒸発して残った固形分１９は固形分切り出し装置４０によって外部に取り出される。
【００５１】
前記真空乾燥機２８での加熱温度は、分散液５が水系分散液の場合には略１００℃の温度で加熱し、また、分散液５が油系分散液の場合には略３００℃の温度で加熱する。通常の水系分散液の場合に常圧で蒸発させるには略１８０℃で加熱する必要があり、また、分散液５が油系分散液の場合に常圧で蒸発させるには略５００℃で加熱する必要があるが、前記したように真空吸引した状態で加熱すると、低い温度で蒸発させて効率的に分離できるようになると共に、加熱温度を低くできることにより分散液５の変質も防止できる。
【００５２】
前記真空乾燥機２８からの蒸発ベーパー５ａはミストセパレータ４１によってミスト４２が分離されるので、このミスト４２には固形分が含まれており、固形分を含むミスト４２は前記真空乾燥機２８に戻される。
【００５３】
前記ミストセパレータ４１でミスト４２が分離された蒸発ベーパー５ａは、第１の凝縮器４３によって冷却されることにより液化される。続いて、第２の凝縮器４４によって冷却されることにより、第１の凝縮器４３で液化されなかった蒸発ベーパー５ａが液化され、これにより蒸発ベーパー５ａの殆どが液化される。
【００５４】
上記第１の凝縮器４３及び第２の凝縮器４４によって液化された分散液５は、分散液抜出ポンプ５３により抜出されて前記分散液貯留タンク２５に回収される。
【００５５】
そして、分散液貯留タンク２５に回収された分散液５は、成分検査が行われ、不足している成分が成分調整装置２６により補充された後、再び図１の再生スラリー槽２に供給される。
【００５６】
上記した分散液回収装置１２を備えたことにより、廃スラリー８中の分散液の殆どを確実に回収して再利用することができ、よってワイヤソー１のスラリー管理費用を極力低減することができて経済性を高めることができ、更に、廃棄物の量が減少し、環境保全の点で有利になると共に、廃棄処理費用も低減できるようになる。
【００５７】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１又は３記載の発明によれば、ワイヤソーの廃スラリーを、分散液の蒸発温度以上に加熱して真空乾燥することにより固形分と蒸発ベーパーとに分離し、分離した蒸発ベーパーを凝縮することにより分散液を回収し、回収した分散液に砥粒を分散させて再びワイヤソーに供給するようにしているので、廃スラリー中の分散液の殆どを確実に回収して再利用することができ、よってワイヤソーのスラリー管理費用を極力低減することができて経済性を高めることができ、更に、廃棄物の量が減少し、環境保全の点で有利になると共に、廃棄処理費用も低減できる効果がある。
【００５９】
請求項２又は７記載の発明によれば、遠心分離機により廃スラリー中の粗粒固形分を除去した後に廃スラリーを前記真空乾燥機に導いて固形分と蒸発ベーパーとに分離するようにしているので、廃スラリーの固形分濃度を低下して真空乾燥機に導くことができ、また、分離した粗粒固形分を砥粒の一部として分散液に分散させることによって再利用できる効果がある。
【００６０】
請求項４記載の発明によれば、分散液貯留タンクに成分調整装置が備えられているので、回収した分散液の成分を容易に調整できる効果がある。
【００６１】
請求項５記載の発明によれば、真空乾燥機で分離した蒸発ベーパーからミストを除去できるミストセパレータを備えているので、蒸発ベーパー中の固形分を分離できる効果がある。
【００６２】
請求項６記載の発明によれば、凝縮器が複数段備えられていることにより蒸発ベーパーをより完全に液化できる効果がある。
【００６３】
請求項８記載の発明によれば、遠心分離機が複数段備えられていることにより真空乾燥機に導く廃スラリー中の固形分濃度を更に低下できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤソーのスラリー管理装置の一形態例の全体構成を表わす立面図である。
【図２】図１における分散液回収装置の系統図である。
【符号の説明】
１　　ワイヤソー
３　　スラリー
５　　分散液
５ａ　　　　　　　　蒸発ベーパー
６　　砥粒
８　　廃スラリー
１２　　分散液回収装置
１３　　第１の遠心分離機（遠心分離機）
１４　　粗粒固形分
１８　　第２の遠心分離機（遠心分離機）
１９　　固形分
２５　　分散液貯留タンク
２６　　成分調整装置
２８　　真空乾燥機
３６　　加熱流体供給装置
３７　　加熱流体
４１　　ミストセパレータ
４３　　第１の凝縮器（凝縮器）
４４　　第２の凝縮器（凝縮器）
４５　　真空吸引装置

Claims (8)

1. 分散液に砥粒を分散させたスラリーをワイヤソーに供給して切削時に生じた廃スラリーを、分散液の蒸発温度以上に加熱して真空乾燥することにより固形分と蒸発ベーパーとに分離し、分離した蒸発ベーパーを凝縮することにより分散液を回収し、回収した分散液に砥粒を分散させて再びワイヤソーに供給することを特徴とするワイヤソーのスラリー管理方法。
2. 前記廃スラリーから遠心分離により粗粒固形分を除去した後に前記真空乾燥により固形分と蒸発ベーパーとに分離することを特徴とする請求項１記載のワイヤソーのスラリー管理方法。
3. 分散液に砥粒を分散したスラリーを導入して切削を行うワイヤソーと、該ワイヤソーから発生する廃スラリーを導入して分散液の蒸発温度以上に加熱しつつ真空乾燥して固形分と蒸発ベーパーとに分離する真空乾燥機と、一側が前記真空乾燥機に連通し他側が真空吸引装置に連通して前記真空乾燥機からの蒸発ベーパーを液化する凝縮器と、該凝縮器にて液化した分散液を貯留する分散液貯留タンクとを備えたことを特徴とするワイヤソーのスラリー管理装置。
4. 前記分散液貯留タンクに成分調整装置が備えられていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソーのスラリー管理装置。
5. 前記真空乾燥機で分離した蒸発ベーパーから固形分を除去するためのミストセパレータを備えていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソーのスラリー管理装置。
6. 前記凝縮器が複数段備えられていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソーのスラリー管理装置。
7. 前記ワイヤソーの切削時に生じた廃スラリーを遠心分離して粗粒固形分と廃スラリーとに分離し、粗粒固形分を前記回収した分散液と共にワイヤソーに導き、廃スラリーを前記真空乾燥機に導くようにした遠心分離機を備えていることを特徴とする請求項３記載のワイヤソーのスラリー管理装置。
8. 前記遠心分離機が複数段備えられていることを特徴とする請求項７記載のワイヤソーのスラリー管理装置。

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