JP2006123030A - 高圧液噴射式切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気手段のフィルタの交換頻度を低減するとともに，研磨材を有効利用することが可能な高圧液噴射式切断装置を提供すること。
【解決手段】 研磨材が混合された高圧液を噴射ノズル３０から噴射することによって，被加工物３５を切断する高圧液噴射式切断装置が提供される。この高圧液噴射式切断装置は，被加工物３５の切断によって飛散した研磨材を含む装置内部の空気を，装置外部に強制的に排出する排気手段９０を有する排気経路上に設けられ，研磨材を含む空気から，遠心力を利用して研磨材を分離して回収する遠心分離方式の研磨材回収手段８０を備えることを特徴とする。これにより，排気手段９０のフィルタ９４に至る研磨材量が低減するため，当該フィルタ９４の交換頻度を低減できる。さらに，従来では廃棄されていた排気中の研磨材を回収して再利用できるので，研磨材を有効利用できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は，研磨材を含む高圧液の噴射によって被加工物を切断する高圧液噴射式切断装置に関する。

ウォータージェットは，超高圧ポンプ等によって水にエネルギーを与えて形成された高圧水の噴流であり，例えば音速の２〜３倍という流速を有する。近年では，このウォータージェットを使用して各種の被加工物（ワーク）を切断する方法および装置が開発されている。特に，切断効率を向上させるため，高圧水に固体の研磨材（ａｂｒａｓｉｖｅ）を混入したアブレシブジェットに注目が集まっている。この研磨材は，ガーネット，酸化アルミナ，炭化ケイ素などの高硬度の材質からなり，粒径が例えば数十〜数百μｍ程度の粒状物であるが，これらの研磨材は，高圧水とともに被加工物に高速で衝突し，被加工物の一部を破壊して切削する。

このようなウォータージェットによる切断は，被加工物に熱影響を与えずに切断でき，研磨材によって切断面におけるバリの発生を低減できるという利点がある。さらに，切断ラインが曲線であっても問題なく切断できることに加え，複合材や難加工材の切断にも適しているという利点もある。このため，近年では，半導体基板，特にパッケージ化された基板などをダイシングするために，従来のような切削ブレードに代えてウォータージェットによる切断加工が検討されている。

ところで，かかるウォータージェット切断装置では，噴射ノズル及び被加工物の周辺空間に，切断加工によって飛散した研磨材や水，切削屑などが充満する。これらを放置すると，装置内部に切削屑や研磨材が堆積して，装置を故障させる原因となってしまう。このため，ダクトファンや排気管などからなる排気手段を用いて，噴射ノズル及び被加工物の周辺の空気を吸引して，装置外部に排気している。このように排気される空気中に含まれる切削屑や研磨材は，ダクトファンの近傍にあるフィルタによって除去され，空気だけが装置外に排出されるようになっている。

特開２００４−１１１８号公報

しかしながら，ウォータージェット切断装置では，研磨材が遊離した状態の高圧水を噴射するため，切断時に研磨材が飛散しやすい。このため，排気手段によって加工領域周辺の空気とともに非常に多量の研磨材が吸引されるので，すぐにフィルタが詰まってしまい，フィルタを頻繁に交換しなければならないという問題があった。さらに，再利用可能な研磨材を廃棄してしまうため，研磨材が無駄になってしまうという問題があった。

そこで，本発明は，上記問題点に鑑みてなされたものであり，排気手段のフィルタの交換頻度を低減するとともに，研磨材を有効利用することが可能な，新規かつ改良された高圧液噴射式切断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，研磨材が混合された高圧液を噴射ノズルから噴射することによって，被加工物を切断する高圧液噴射式切断装置が提供される。この高圧液噴射式切断装置は，被加工物の切断によって飛散した研磨材を含む装置内部の空気を，装置外部に強制的に排出する排気手段を有する排気経路上に設けられ，研磨材を含む空気から，遠心力を利用して研磨材を分離して回収する遠心分離方式の研磨材回収手段；を備えることを特徴とする。

かかる構成により，ダクトファンおよびフィルタ等を備えた排気手段に至るまでの排気経路上において，切断加工によって飛散した研磨材を含む空気から，研磨材を遠心分離して回収できる。このため，排気手段のフィルタに至る研磨材量が低減するため，当該フィルタの交換頻度を低減して，オペレータの負担を軽減できる。さらに，従来では廃棄されていた排気中の研磨材を回収して再利用できるので，研磨材を有効利用して，生産性の向上を図れる。

また，上記遠心分離方式の研磨材回収手段は，研磨材を含む空気が流入され，内部で研磨材を含む空気を回転流動させて，当該回転流動によって生じる遠心力によって所定粒径以上の研磨材を分離して落下させるとともに，所定粒径以上の研磨材が分離された空気を外部に流出させる遠心分離部と；遠心分離部によって分離された研磨材を回収するため，遠心分離部の下部に着脱自在に設けられた研磨材貯蔵部と；を備えてもよい。

このように研磨材貯蔵部を着脱自在に設けることにより，オペレータは，研磨材貯蔵部を遠心分離部から取り外して研磨材補充箇所に容易に移動させ，回収された所定粒径以上の研磨材を補充することができる。

以上説明したように本発明によれば，遠心分離方式の研磨材回収手段によって研磨材を回収した後の空気を排気手段に送出するので，排気手段のフィルタの交換頻度を低減することができる。さらに，上記回収した研磨材を再利用して，研磨材を有効利用することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施の形態）
以下に，本発明の第１の実施形態にかかる高圧液噴射式切断装置について説明する。なお，本実施形態にかかる高圧液噴射式切断装置は，例えば，以下に説明するように，研磨材が混入された高圧水の噴流（アブレシブジェット）によって被加工物を切断するウォータージェット切断装置として構成されているが，本発明はかかる例に限定されるものではない。

まず，図１に基づいて，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００の全体構成について概略的に説明する。なお，図１は，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００の全体構成を示す概略図である。

図１に示すように，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００は，被加工物３５に対して，研磨材を含む高圧水を噴射することにより，被加工物３５を比較的自由な切断ラインで高精度に切断加工（即ち，ウォータージェット加工）することが可能な切断装置である。このウォータージェット切断装置１００による切断対象である被加工物３５は，例えば，シリコンウェハ，パッケージ化された半導体基板（例えばＣＳＰ基板）等の各種の半導体基板などであるが，かかる例に限定されない。

かかるウォータージェット切断装置１００は，例えば，高圧液供給手段１０と，研磨材混合手段２０と，噴射ノズル３０と，保持テーブル４０と，テーブル移動手段４２と，キャッチタンク５０と，研磨材回収手段６０と，加工室カバー７０と，遠心分離式の研磨材回収手段８０と，排気手段９０と，を主に備える。

高圧液供給手段１０は，例えば，後述する高圧ポンプおよびモータなどで構成されており，外部から供給された水を加圧して，例えば６００〜７００バール（１バール＝約１．０２ｋｇｆ／ｃｍ^２）の高圧水を発生させて供給することができる。外部から供給される水は，例えば水道水であるが，かかる例に限定されず，純水等であってもよい。高圧液供給手段１０によって発生された高圧水は，高圧流体を運搬するための配管である高圧管１１を介して研磨材混合手段２０に供給される。

研磨材混合手段２０は，高圧液供給手段１０から供給された高圧水に，所定の割合で研磨材を混合し，この研磨材が混合された高圧水を噴射ノズル３０に送出する。この研磨材は，例えば，ガーネット，酸化アルミナ，炭化ケイ素，ダイヤモンド等の高硬度の材質からなり，粒径が例えば数十〜数百μｍ程度の粒状物であり，高圧水の切断効率を高める機能を有する。本実施形態では，この研磨材として，例えば，粒径が４０〜１００μｍの酸化アルミナが使用される。かかる研磨材が混合された高圧水（以下，「高圧の研磨材混合水」ともいう。）は，研磨材混合手段２０から高圧管２１を介して噴射ノズル３０に供給される。

この研磨材混合手段２０のより具体的な構成について説明する。研磨材混合手段２０は，例えば，複数（例えば２つ）の研磨材混合液貯留タンク（図示せず。）と，タンク切替装置（図示せず。）とから構成される。研磨材混合液貯留タンクは，密閉された耐高圧容器で構成され，研磨材が混合された水（以下，「研磨材混合水」という，）を貯留する。この研磨材混合液貯留タンクには，上記高圧液発生手段１０から高圧水が供給されるとともに，後述する研磨材回収手段６０によって回収された研磨材が供給される。タンク切替装置は，例えば，複数のバルブおよび配管等で構成され，２つの研磨材混合液貯留タンクのうちいずれか一方を噴射ノズル３０に連通させ，他方を研磨材回収手段６０に連通させるる。

かかる構成により，高圧液発生手段１０から供給された高圧水の圧力によって，切断加工に利用する一方の研磨材混合液貯留タンクに貯留されている研磨材混合水を高圧で押し出し，高圧管２１を介して噴射ノズル３０に送出することができる。また，他方の研磨材混合液貯留タンクでは，研磨材回収手段６０によって回収された研磨材を含む水が移送されて，研磨材を補充しておくことができる。そして，一方の研磨材混合液貯留タンク内の研磨材が所定レベル以下に減少した場合には，タンク切替装置によって研磨材混合液貯留タンクを切り替えて，上記と同様にして，噴射ノズル３０に対する高圧の研磨材混合水の送出と，研磨材回収手段６０からの研磨材の補充とを同時並行で行う。このようにして
２つの研磨材混合液貯留タンクを切り替えて使用することにより，高圧ポンプ等を停止することなく，研磨材が混合された高圧水を噴射ノズル３０に安定して連続供給することができる。

噴射ノズル３０は，被加工物に向けて高圧液を噴射する高圧液噴射手段の一例として構成されている。この噴射ノズル３０は，例えば，ノズル管３１と，オリフィス３２とからなる。かかる噴射ノズル３０には，上記研磨材混合手段２０から高圧管２１を介して，高圧の研磨材混合水が供給される。噴射ノズル３０は，例えば，この高圧の研磨材混合水を，保持テーブル４０によって保持されている被加工物３５に対して上方から高速で噴射する。

この噴射ノズル３０は，例えば，ノズル固定部材（図示せず。）によって，ウォータージェット切断装置１００本体に対して安定的に固定される。また，噴射ノズル３０は，例えば，昇降機構（図示せず。）によって，Ｚ軸方向（垂直方向）に上下動可能に構成されている。これにより，被加工物３５の種類，厚さ，表面の凹凸等に応じて，噴射ノズル３０の先端と被加工物３５との距離を調整できる。

また，図１内の部分拡大図に示すように，噴射ノズル３０のノズル管３１の先端には，高圧水の噴出径を縮小化するためのオリフィス３２が装着されている。このオリフィス３２は，例えば，先端に所定の微細径の噴出口３２１が形成されたオリフィス本体３２２と，このオリフィス本体３２２を覆うように設けられ，ノズル管３１の先端部にネジ止めされるオリフィスカバー３２３とを備える。このオリフィスカバー３２３をネジ止めすることにより，オリフィス本体３２２が噴射ノズル３０の先端に固定される。

かかる噴射ノズル３０から噴射される高圧水噴流（即ち，ウォータージェット）Ｊの流速は，例えば音速の約２〜３倍である。また，この噴射ノズル３０の先端と被加工物３５表面との距離は，例えば５０μｍ〜１ｍｍであり，双方が極力近くなるように調整される。このように噴射ノズル３０と被加工物３５を接近させることで，噴射された高圧水噴流Ｊの拡散を極力抑え，被加工物３５の切断幅が広くなってしまうことを防止できる。また，噴射ノズル３０の口径（噴出口３２１の径）は例えば約２５０μｍであり，この場合，被加工物３５の切断幅は，例えば３００μｍ程度となる。

このようにして，噴射ノズル３０によって，研磨材混合水の噴流であるウォータージェットＪを，被加工物３５に対して噴射することにより，高圧水のエネルギーによって被加工物３５を切断することができる。このとき，研磨材は，高圧水とともに被加工物３５に衝突して被加工物３５の一部を破壊して切削するので，切断能率を向上させることができる。このように，本実施形態にかかるウォータージェットＪは，アブレシブジェットとして構成されている。

保持テーブル４０は，被加工物を保持する被加工物保持手段の一例として構成されている。この保持テーブル４０は，例えば，ステンレス等の硬質な金属で形成された板状部材であり，被加工物である被加工物３５を保持・固定する。この保持テーブル４０には，被加工物３５が固定される部分に，ウォータージェットＪを通過させるための開口部であるテーブル窓４０１が形成されている。このテーブル窓４０１は，例えば，被加工物３５に対応した形状（例えば略矩形状）を有しており，その大きさは被加工物３５の外形よりも若干小さい。かかるテーブル窓４０１の上部に被加工物３５を配置し，被加工物３５の外周部をカバーまたは係止爪等（図示せず。）で固定することにより，保持テーブル４０に対して被加工物３５が固定される。また，上記噴射ノズル３０が噴射したウォータージェットＪは，このテーブル窓４０１の部分を通過するため，ウォータージェットＪによって保持テーブル４０自体が切断されてしまうことはない。

なお，例えば，保持テーブル４０のテーブル窓４０１の部分に，被加工物３５を下方から支持する平板状の支持部材（治具）を取り付けてもよい。この支持部材を設けることにより，切断時の高圧水の圧力による被加工物３５の変形を防止して，加工精度を向上させることができる。

また，本実施形態では，上記テーブル窓４０１を有する保持テーブル４０によって被加工物３５を保持・固定しているが，かかる例に限定されず，例えば，各種の載置台，治具，保持器具などで構成された被加工物保持手段によって，被加工物３５を保持・固定してもよい。

テーブル移動手段４２は，例えば，電動モータ，ギヤ等の駆動機構などで構成されており，上記保持テーブル４０を水平方向（Ｘ軸およびＹ軸方向）に移動させる。このようなテーブル移動手段４２によって保持テーブル４０をＸ軸およびＹ軸方向に移動させることにより，保持テーブル４０によって保持されている被加工物３５を噴射ノズル３０に対してＸ軸およびＹ軸方向に相対移動させることができる。これにより，被加工物３５に対するウォータージェットＪの噴射位置（切断箇所）を変更して，被加工物３５を連続的なラインで切断することができる。この切断時の被加工物３５の送り速度は，切断される被加工物３５の厚さや材質によって異なるが，例えば２０ｍｍ／秒である。なお，テーブル移動手段４２の構成は，上記例に限定されるものではなく，被加工物３５を水平方向に移動可能な構成であれば，多様に設計変更可能である。

キャッチタンク５０は，例えば，上面が開放された縦長の貯水槽である。このキャッチタンク５０は，例えば，上記保持テーブル４０の下側であって，噴射ノズル３０の直下に設けられる。このキャッチタンク５０は，その内部に所定の高さまで研磨材を含む水を貯留しており，この水面の高さを一定に保つために，キャッチタンク５０に対する水の供給及び排出が制御されている。

かかるキャッチタンク５０は，ウォータージェットＪの受け水槽として機能する。即ち，キャッチタンク５０は，貯留している水を緩衝材として，上記のようにして被加工物３５を切断して貫通したウォータージェットＪを，威力を弱めて受け止めることができる。このキャッチタンク５０の底部には，上記のように受け止めた研磨材混合水に含まれる研磨材が，沈降して堆積する。また，キャッチタンク５０の例えば側面底部側には，配管５１が接続されており，この配管５１を介して，キャッチタンク５０内の研磨材および水が排出され，研磨材回収手段６０に移送される。

研磨材回収手段６０は，上記キャッチタンク５０から配管５１を介して移送された研磨材混合水から，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収して，研磨材混合手段２０に移送する。具体的には，この研磨材回収手段６０は，例えば，回収用流水路と，回収用流水路の下部に配設され適切な大きさの研磨材が通過可能な研磨材回収フィルタと，研磨材回収フィルタを通過した研磨材を貯蔵して送出するホッパーと，回収された研磨材を配管６１を介して上記研磨材混合手段２０の研磨材混合液貯留タンクに移送するための移送ポンプと，不要な水および不適切な大きさの研磨材を，配管６２を介して外部に排出するための排水ポンプ（いずれも図示せず。）と，を備える。

かかる構成の研磨材回収手段６０は，切断加工に適切な所定範囲の大きさの研磨材のみを回収することができる。具体的には，上記排水ポンプを用いて上記回収用流水路を流れる研磨材混合水の流速を上げることによって，過度に小さい研磨材は，研磨材回収フィルタを通過することなく水流に乗って排出される。また，過度に大きい研磨材は，研磨材回収フィルタを通過できないため，これも排水とともに排出される。これにより，粒径が切断加工に適切な所定範囲（例えば，粒径が３０〜１００μｍの範囲）にある大きさの研磨材のみが，研磨材回収フィルタを通過して回収され，研磨材混合手段２０に送出されて再利用される。一方，上記所定範囲外の大きさの研磨材と水は，廃液として処理される。これは，過度に小さい研磨材は再利用しても研磨に寄与できず，一方，過度に大きい研磨材は噴射ノズル３０が詰まる原因となるからである。

加工室カバー７０は，上記噴射ノズル３０，保持テーブル４０および被加工物３５等が配される加工領域（加工室）Ａを覆うカバーである。この加工室カバー７０は，切断加工によって噴射ノズル３０および被加工物３５周辺に飛散した研磨材や切断屑，水蒸気（以下，「研磨材等」という。）が，装置周辺にまで飛散しないように遮蔽する。

排気手段９０は，被加工物３５および噴射ノズル３０の周辺（加工領域Ａ）の空気を吸引して，ウォータージェット切断装置１００の外部に排気する。この排気手段９０，吸引管７２，排気管７４，７６は，当該空気を装置外部に排出する排気機構を構成する。この排気手段９０によって吸引される空気には，上記飛散した研磨材等が含まれている。

遠心分離方式の研磨材回収手段８０は，本実施形態にかかる特徴的構成要素であり，上記排気機構の排気経路の中途，例えば，加工室カバー７０内の加工領域Ａと排気手段９０とを連通する吸引管７２および排気管７４の中途に配設される。この遠心分離方式の研磨材回収手段８０は，上記排気手段９０によって加工領域Ａから吸引された空気（切断加工によって飛散した研磨材等を含む。）から，比較的大きい研磨材を遠心分離して回収する。なお，この遠心分離方式の研磨材回収手段８０の詳細については，後述する。

以上のような構成のウォータージェット切断装置１００は，噴射ノズル３０からウォータージェットＪを噴射しながら，当該噴射ノズル３０に対して保持テーブル４０をＸ軸およびＹ軸方向に相対移動させることにより，被加工物３５の切断予定ラインに沿って，研磨材入りのウォータージェットＪを作用させて，被加工物３５を切断加工することができる。

このように，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置では，切断加工時に，噴射ノズル３０を固定して，保持テーブル４０により被加工物３５を移動させる切断方式を採用している。かかる切断方式を採用することにより，噴射ノズル３０の位置が固定されているため，キャッチタンク５０を小型化して，設置面積を小さくできるとともに，移動機構の構成を簡略化できるという利点がある。しかし，かかる例に限定されず，保持テーブル４０を固定して，噴射ノズル３０を移動させて切断を行ってもよい。

また，上記ウォータージェット切断装置１００は，研磨材混合手段２０，キャッチタンク５０，研磨材回収手段６０などを用いて，切断加工に適切な粒径の研磨材を装置内で循環させて自動的に再利用することができる。これにより，人手をかけずに研磨材を再利用して利用効率を高めるとともに，高圧液供給手段１０を停止させることなく連続した切断加工が可能となるため，生産性を向上できる。

さらに，上記ウォータージェット切断装置１００は，上記排気手段９０によって加工領域Ａ周辺の研磨材等を含む空気を排気する際に，上記遠心分離方式の研磨材回収手段８０によって，排気される空気から比較的大きい粒径の研磨材を遠心分離して回収し，再利用することができる。

このように，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００は，切断加工時に加工領域Ａに飛散する研磨材等を回収して再利用するために，遠心分離方式の研磨材回収手段８０を具備することを特徴としている。

次に，図２および図３に基づいて，本実施形態にかかる遠心分離方式の研磨材回収手段８０について詳細に説明する。なお，図２は，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００の排気機構の構成を示す説明図であり，図３は，本実施形態にかかる遠心分離方式の研磨材回収手段８０の構成を示す斜視図である。

図２に示すように，切断加工が実行される加工領域Ａには，例えば，噴射ノズル３０と，この噴射ノズル３０を固定するノズル固定部材３３と，被加工物３５と，保持テーブル４０とが配置されている。この加工領域Ａを覆うようにして加工室カバー７０が設けられており，この加工室カバー７０によって加工領域Ａは外部からほぼ密閉されている。

切断加工は，噴射ノズル３０から研磨材入りのウォータージェットＪ（アブレシブジェット）を被加工物３５に対して噴射することによりなされる。この切断加工時には，研磨材入りのウォータージェットＪが被加工物３５と衝突することにより，研磨材や切削屑，水等が加工領域Ａに飛散して，上記加工室カバー７０内の空間に粉塵状に充満する。

そこで，かかる研磨材等が粉塵状に含まれる空気を装置外部に排出するために，排気機構が設けられている。この排気機構は，例えば，上記遠心分離方式の研磨材回収手段８０と，排気手段９０と，加工領域Ａと研磨材回収手段８０とを連通する吸引管７２と，研磨材回収手段８０と排気手段９０とを連通する排気管７４と，排気手段９０からの空気を装置外部に運搬する排気管７６と，からなる。

吸引管７２は，排気装置９０の発生した吸引力により加工室カバー７０内の空気を吸引して，この空気を遠心分離方式の研磨材回収手段８０に移送する。この吸引管７２は，加工領域Ａ側で２つの配管，即ち，第１の吸引管７２ａと第２の吸引管７２ａとに分岐している。このうち，第１の吸引管７２ａは，その吸引口が加工領域Ａにおける噴射ノズル３０の近傍に配置されており，切断加工によって噴射ノズル３０および被加工物３５の周辺に飛散した直後の研磨材等を含む空気を吸引する。また，第２の吸引管７２ｂは，その吸引口が加工室カバー７０に連結されており，加工室カバー７０内に充満した研磨材等を含む空気を吸引する。かかる第１及び第２の吸引管７２ａ，７２ｂによって吸引された空気は，吸引管７２で合流した後に，遠心分離方式の研磨材回収手段８０に流入する。

遠心分離方式の研磨材回収手段８０は，図２及び図３に示すように，上記吸引管７２により移送された研磨材等を含む空気から研磨材を遠心分離する遠心分離部８２と，この遠心分離部８２によって遠心分離された研磨材を貯蔵する研磨材貯蔵部８４と，から構成される。

遠心分離部８２は，例えば，下方に向かって縮径するような略円錐台形状を有する遠心分離器で構成される。この遠心分離部８２の上部には，上記吸引管７２の端部が連結された上部流入口８５が形成されている。また，遠心分離部８２の下部には，分離した研磨材を排出する研磨材排出口８８が形成されている。この遠心分離部８２の研磨材排出口８８には，例えば箱型の研磨材貯留容器である研磨材貯蔵部８４が着脱自在に取り付けられている。

さらに，遠心分離部８２の中央部には，垂直方向に延びる排気管７４が配設されている。この排気管７４の下端の排気口８６は，例えば，遠心分離部８２内の中央部に配置されており，排気管７４の上端は，上記排気手段９０に連結されている。

なお，かかる遠心分離部８２の材質としては，例えば，静電気による粉塵爆発を防止する観点からは，ステンレス等の金属類が好ましく，また，乾燥しない状態において研磨材による遠心分離部８２の磨耗量が大きいと予想される場合には，ゴム等の弾性材料が好ましい。

排気手段９０は，図２に示すように，加工領域Ａの空気を吸引して外部に排出するための吸引力を発生するダクトファン９２と，このダクトファン９２の排気経路手前側に設けられたフィルタ９４とを備える。このダクトファン９２が回転することにより吸引力が発生し，加工室カバー７０内の研磨材等を含む空気が，上記吸引管７２，遠心分離方式の研磨材回収手段８０，排気管７４を通って，排気手段９０内に流入し，フィルタ９４を通過した後に，排気管７６を通って，ウォータージェット切断装置１００外部に排出される。この排気時には，排気される空気中に含まれる粉塵（微細な研磨材等）がフィルタ９４によって濾過されて除去されるので，清浄な空気のみが装置外部に排出される。

以上のような構成の排気機構において，上記遠心分離方式の研磨材回収手段８０は，次のようにして研磨材を遠心分離して回収する。

まず，上記排気手段９０のダクトファン９２の吸引力によって，加工室カバー７０内の研磨材等を含む空気が吸引されて，吸引管７２ａ，７２ｂ，７２を通って遠心分離部８２に移送される。この移送された空気は，上部流入口８４から遠心分離部８２の内部に圧入される。このように圧入された空気は，遠心分離部８２内部でサイクロン状に回転流動させられ，この回転流動によって空気中の研磨材に遠心力が作用し，この結果，空気流から所定粒径（例えば４μｍ）以上の研磨材が分離される。かかる遠心分離された研磨材は，自重によって落下して，研磨材排出口８８から排出され，研磨材貯蔵部８４内に堆積する。一方，かかる遠心分離によって所定粒径以上の研磨材が取り除かれた空気は，排気口８６から排気管７４内を通って流出し，排気手段９０に移送される。

このようにして，遠心分離方式の研磨材回収手段８０は，遠心分離部８２において所定粒径（例えば４μｍ）以上の大きさを有する研磨材を遠心分離して，研磨材貯蔵部８４に回収する。この研磨材貯蔵部８４は，研磨材回収手段８０の本体である遠心分離部８２に対して着脱自在に設けられている。このため，オペレータは，遠心分離部８２から研磨材貯蔵部８４を取り外し，この研磨材貯蔵部８４内部に堆積した研磨材を，研磨材供給口に容易に投入できる。これによって，当該研磨材をウォータージェット切断装置１００内で循環させて再利用することができる。なお，この研磨材供給口は，オペレータがウォータージェット切断装置１００内に研磨材を補充するための開口であり，例えばキャッチタンク５０の開口部などである。

一方，遠心分離部８２により遠心分離されなかった所定粒径（例えば４μｍ）未満の小さい研磨材は，空気流に乗って排気管７４を介して排気手段９０に移送され，フィルタ９４により捕獲されて廃棄される。かかる小さい研磨材は，殆ど切断に寄与しないため，再利用すると弊害となるので，廃棄することが好適である。

以上のように，本実施形態にかかる排気機構では，粉塵を除去するフィルタ９４およびダクトファン９２を備えた排気手段９０の手前側の排気経路に，遠心分離方式の研磨材回収手段８０が追加設置されている。換言すると，加工領域Ａと排気手段９０との間に，遠心分離方式の研磨材回収手段８０が介在している。

この遠心分離方式の研磨材回収手段８０によって，排気される空気から，所定粒径（例えば４μｍ）以上の大きさの研磨材を遠心分離して回収した後に，当該空気を排気手段９０に送出できる。このため，排気手段９０のフィルタ９４に至る研磨材量を低減できるので，フィルタ９４の詰まりを抑制して，フィルタ９４の交換頻度を低減することができる。さらに，回収した所定粒径以上の研磨材を再利用することにより，従来では廃棄されていた排気中の研磨材を有効利用できるので，生産効率の向上及び生産コストの低減を図ることができる。

なお，遠心分離部８２の内部で研磨材を含む空気を回転流動させるときの流速は，ダクトファン９２の吸引力（回転数）によって制御可能である。この流速を制御することによって，回収対象の研磨材の大きさを調整できる。上記実施形態では，例えば４μｍ以上の粒径の研磨材を研磨材貯蔵部８４に落下させて回収し，例えば４μｍ未満の粒径の研磨材を排気手段９０のフィルタ９４で濾過して廃棄するように，当該流速（即ち，ダクトファン９２吸引力）が制御されている。しかし，回収対象の研磨材の大きさは，かかる例に限定されず任意に設定でき，この回収対象の研磨材の大きさに応じて，ダクトファン９２の吸引力や遠心分離部８２の形状などを任意に調整できる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態および実施例について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，被加工物３５は，各種の半導体ウェハ，ＣＳＰ基板，ＧＰＳ基板，ＢＧＡ基板等のパッケージ基板等の半導体基板などであってよい。また，被加工物は，サファイア基板，ガラス材，セラミックス材，金属材，プラスチック等の合成樹脂材，或いは，磁気ヘッド，レーザダイオードヘッド等を形成するための電子材料基板，などであってもよい。また，被加工物３５の形状は，略矩形板形状，略円盤形状など任意の形状であってよい。

また，上記実施形態では，高圧液噴射式切断装置として，ウォータージェット切断装置１００を採用した例について説明したが，本発明は，かかる例に限定されない。高圧液噴射式切断装置は，高圧液を噴射する高圧液噴射手段を備え，高圧液の噴射によって被加工物を切断加工できる装置であれば，多様に設計変更可能である。例えば，噴射および貯留する液体は，上記水の例に限定されず，アルコール，油などの任意の液体であっても良いし，或いは，各種の化学物質等を各種溶媒に溶解させた液体などであってもよい。また，研磨材混合液も，上記研磨材混合水の例に限定されない。

また，１台の高圧液噴射式切断装置に，高圧液噴射手段（噴射ノズル３０等）とキャッチタンク５０とを複数組設けることによって，１つの被加工物３５のうちの複数箇所，或いは，複数の被加工物３５を同時に切断加工できるように構成してもよい。この構成は，例えば，１つの金属フレーム上に複数のパッケージ部分が形成されているパッケージ基板などを切断する際に適用できる。

また，上記実施形態では，加工室カバー７０の外側に，遠心分離方式の研磨材回収手段８０および排気手段９０を設けたが，本発明は，かかる例に限定されない。例えば，加工室カバー７０の内側に，遠心分離方式の研磨材回収手段８０及び／又は排気手段９０を設けてもよい。

また，加工室カバー７０を設けないようにしてもよい。この場合，噴射ノズル３０および被加工物３５の近傍に配設された吸引管７２ａによって，飛散した研磨材等を含む加工領域Ａの空気を即座に吸引して，遠心分離方式の研磨材回収手段８０および排気手段９０で排気処理することが，衛生的観点から好ましい。

本発明は，研磨材が混合された高圧液の噴射によって被加工物を切断加工する高圧液噴射式切断装置に適用可能であり，特に，研磨材を再利用可能な高圧液噴射式切断装置に適用可能である。

本発明の第１の実施形態にかかるウォータージェット切断装置の全体構成を示す概略図である。 同実施形態にかかるウォータージェット切断装置の排気機構の構成を示す説明図である。 同実施形態にかかる遠心分離方式の研磨材回収手段の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ： 高圧液供給手段
２０ ： 研磨材混合手段
３０ ： 噴射ノズル
３５ ： 被加工物
５０ ： キャッチタンク
６０ ： 研磨材回収手段
７０ ： 加工室カバー
７２ ： 吸引管
７４ ： 排気管
７６ ： 排気管
８０ ： 遠心分離方式の研磨材回収手段
８２ ： 遠心分離部
８４ ： 研磨材貯蔵部
８５ ： 上部流入口
８６ ： 排気口
８８ ： 研磨材排出口
９０ ： 排気手段
９２ ： ダクトファン
９４ ： フィルタ
１００ ： ウォータージェット切断装置
Ｊ ： ウォータージェット

Claims (2)

1. 研磨材が混合された高圧液を噴射ノズルから噴射することによって，被加工物を切断する高圧液噴射式切断装置において：
   前記被加工物の切断によって飛散した研磨材を含む装置内部の空気を，装置外部に強制的に排出する排気手段を有する排気経路上に設けられ，前記研磨材を含む空気から，遠心力を利用して研磨材を分離して回収する遠心分離方式の研磨材回収手段；
   を備えることを特徴とする，高圧液噴射式切断装置。
2. 前記遠心分離方式の研磨材回収手段は，
   前記研磨材を含む空気が流入され，内部で前記研磨材を含む空気を回転流動させて，当該回転流動によって生じる遠心力によって所定粒径以上の研磨材を分離して落下させるとともに，前記所定粒径以上の研磨材が分離された空気を外部に流出させる遠心分離部と；
   前記遠心分離部によって分離された研磨材を回収するため，前記遠心分離部の下部に着脱自在に設けられた研磨材貯蔵部と；
   を備えることを特徴とする，請求項１に記載の高圧液噴射式切断装置。
   

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