JP2007083362A - アブレイシブウォータージェットによる基板切断方法、及び、基板切断装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ウォータージェットと研磨材とが所定の割合となり且つ均等に混合された状態のアブレイシブウォータージェットを該ノズル内に、人的な管理を必要とせず、適宜に供給することを目的とする。
【解決手段】水３に所要量のスラリー４を混入したスラリー混入液５を主タンク１内に収容すると共に、主タンク１内にスペーサ８を摺動自在に嵌装させて、スラリー混入液５と高圧流体９とをスペーサ８によって遮蔽状態とされた主タンク１内に個別に供給する工程と、主タンク１内に供給したスラリー混入液５に対して、水３とスラリー４とが均等に混合されるように撹拌するスラリー混入液５の撹拌工程とを行い、更に、主タンク１内に高圧流体９を供給して、その圧力９をスペーサ８に加えることによって、前記攪拌工程により水３とスラリー４とが均等に混合された状態のスラリー混入液５をノズル２に供給するように設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水に所要量のスラリーを混入したスラリー混入液に高圧流体による圧力を加えてノズルから噴出させることによって基板を切断するアブレイシブウォータージェットによる基板切断方法、及び、基板切断装置に関するものである。

従来から、ワークをアブレイシブウォータージェットによって加工（切断）する方法は、一般的に、研磨材に高圧流体（ウォータージェット）による圧力を加えてノズルから噴出させてワークを加工するものである（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１のアブレイシブウォータージェットによるワーク加工方法とは、湿った状態の研磨材を研磨材タンク内に貯留する。そして、研磨材タンク内にコンプレッサによるエアの圧力で加圧すると、オリフィスから湿った状態の研磨材を円滑に滴下させる。さらに、滴下した湿った状態の研磨材をコンプレッサによるエアで研磨材供給管を介してアブレイシブノズルヘッドから噴出させてワークを加工する。その加工後に、使用した研磨材を再利用し、消耗した研磨材は、新研磨材タンクから補給するものである。
従って、研磨材タンクは、アブレイシブノズルヘッドに、ウォータージェットに混合してアブレイシブウォータージェットを発生させるための研磨材を供給する。このようにして、湿った状態の研磨材は、アブレイシブノズルヘッド内で、ウォータージェットと混合するように開示されている。

特開２０００−７６７号公報（第３頁、図１）

しかしながら、従来のアブレイシブウォータージェットによるワーク加工方法によれば、ウォータージェットと研磨材との混合割合は、アブレイシブウォータージェットの状態にならないと判断が困難である。
なぜならば、ウォータージェットと研磨材との混合割合を所定の割合に設定しておかないと、アブレイシブノズルヘッド内で目詰まりをおこすこと、ワークを加工する加工能力が低下すること等のワーク切断上の諸問題が発生する。
このことから、湿った状態の研磨材を研磨材タンク内に単に貯留しているだけでは、アブレイシブノズルヘッドに限らず、該ノズルヘッドに到達するまでの経路内でも、湿った状態の研磨材が詰まりやすい。更に、ワーク加工の停止時に、前記した経路内での研磨材の沈降現象を非常に引き起こしやすいので、常に人的に管理する必要が生じる。
また、アブレイシブノズルヘッド内で、ウォータージェットと研磨材とが所定の割合となり且つ均等に混合されることは、人的な管理なしでは非常に困難と云える。

従って、本発明は、ウォータージェットと研磨材とが所定の割合となり且つ均等に混合された状態のアブレイシブウォータージェットをアブレイシブノズルヘッド内に、人的な管理を必要とせず、適宜に供給することを目的とするものである。

そこで、前記した技術的課題を解決するための本発明の請求項１に係わるアブレイシブウォータージェット（６）による基板切断方法は、水（３）に所要量のスラリー（４）を混入したスラリー混入液（５）を主タンク（１）内に収容すると共に、この主タンク（１）内のスラリー混入液（５）に高圧流体（９）による圧力を加えてノズル（２）から噴出させることによって基板（２４）を切断するアブレイシブウォータージェット（６）による基板切断方法において、
主タンク（１）内にスペーサ（８）を摺動自在に嵌装させて、スラリー混入液（５）と高圧流体（９）とをこのスペーサ（８）によって遮蔽状態とされた主タンク（１）内に個別に供給する工程と、
主タンク（１）内に供給したスラリー混入液（５）に対して、その水（３）とスラリー（４）とが均等に混合されるように撹拌するスラリー混入液（５）の撹拌工程とを行い、
更に、主タンク（１）内に高圧流体（９）を供給して、その圧力（９）をスペーサ（８）に加えることによって、スラリー混入液（５）の攪拌工程により水（３）とスラリー（４）とが均等に混合された状態のスラリー混入液（５）をノズル（２）に供給するように設定されていることを特徴とする。

また、前記した技術的課題を解決するための本発明の請求項２に係わるアブレイシブウォータージェット（６）による基板切断方法は、スペーサ（８）として、その内部に液体（１１）が収容されていることを特徴とする。

また、前記した技術的課題を解決するための本発明の請求項３に係わるアブレイシブウォータージェット（６）による基板切断方法は、スペーサ（８）が比重１となるように設定されていることを特徴とする。

また、前記した技術的課題を解決するための本発明の請求項４に係わるアブレイシブウォータージェット（６）による基板切断装置（１００）は、水（３）に所要量のスラリー（４）を混入したスラリー混入液（５）を収容する主タンク（１）と、この主タンク（１）内のスラリー混入液（５）に高圧流体（９）による圧力を加えて噴出させることによって基板（２４）を切断するノズル（２）と、を少なくとも設けたアブレイシブウォータージェット（６）による基板切断装置（１００）において、
主タンク（１）内には摺動自在に嵌装させるスペーサ（８）と、スラリー混入液（５）に対して、その水（３）とスラリー（４）とが均等に混合されるように撹拌するスラリー混入液（５）の撹拌器（１０）とを備え、
更に、主タンク（１）内に高圧流体（９）を供給して、その圧力（９）をスペーサ（８）に加えることによって、スラリー混入液（５）の攪拌器（１０）により水（３）とスラリー（４）とが均等に混合された状態のスラリー混入液（５）をノズル（２）に供給するように構成されていることを特徴とする。

また、前記した技術的課題を解決するための本発明の請求項５に係わるアブレイシブウォータージェット（６）による基板切断装置（１００）は、スペーサ（８）として、その内部に液体（１１）を収容するように構成されていることを特徴とする。

また、前記した技術的課題を解決するための本発明の請求項６に係わるアブレイシブウォータージェット（６）による基板切断装置（１００）は、スペーサ（８）が比重１となるように構成されていることを特徴とする。

なお、前記した符号は、説明の便宜上付したものであり、本発明を図面に示される実施の形態に限定するものではない。

本発明によれば、水とスラリーとが均等に混合された状態のスラリー混入液を供給するアブレイシブウォータージェットを用いて基板を切断することにより、アブレイシブウォータージェットによる切断加工を安定し且つ連続して稼動させることができ、更に、切断加工された成形品（製品）の生産性をより一層向上させることができる、アブレイシブウォータージェットによる基板切断方法、及び、基板切断装置を提供すると云う優れた効果を奏する。

以下、図１に基づいて、最良の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係るアブレイシブウォータージェットによる基板切断装置１００（以下、「切断装置１００」と記す。）の概略図を示す。

図１に示す切断装置１００は、主タンク１とノズル２とを少なくとも設ける。主タンク１は、ノズル２と配管７（７ａ）を介して連通する。このノズル２は、水３に所要量のスラリー４を混入したスラリー混入液５に高圧流体（図例では高圧水９）を加えてアブレイシブウォータージェット６として噴出する。
例えば、水３には、水道水・純水等の真水を用いる。そして、スラリー４には、アルミナ・シリカ・シリコンカーバイド・ガーネット等の砥粒材料を用いる。
つまり、スラリー４はノズル２に到達するまでに、主タンク１内で水４と混入してスラリー混入液５として供給されており、従来の湿った状態の研磨材を、アブレイシブノズルヘッド内で、ウォータージェットと混合するものとは全く異なるものと云える。
従って、このスラリー混入液５を主タンク１内から直接配管７（７ａ）を介してノズル２に供給するので、スラリー４量の過不足による目詰まりや加工能力低下といった問題は解消されると共に、ノズル２及び主タンク１からノズル２までの配管７（７ａ）において、人的に管理する必要が最小限に削減できる。

主タンク１内には、摺動自在に嵌装させるスペーサ８を備える。このスペーサ８によって遮蔽状態とされたスラリー混入液５と高圧水９とを主タンク１内に個別に供給させる。そして、このスラリー混入液５に対して、その水３とスラリー４とが均等に混合されるように撹拌するスラリー混入液５の撹拌器１０を備える。
更に、主タンク１内に高圧水９を供給して、その圧力９をスペーサ８に加えることによって、スラリー混入液５の攪拌器１０により水３とスラリー４とが均等に混合された状態のスラリー混入液５をノズル２に供給する。

スペーサ８は、主タンク１内にスラリー混入液５と高圧水９とを個別に供給するための遮断部材の役割をし、図例のとおり、スラリー混入液５に浮遊した状態となる。そして、スペーサ８が主タンク１内を上下方向に摺動する際、スペーサ８が水平方向に保持した状態で上下動するように構成される。
このスペーサ８の浮遊状態をより一層安定させるために、スペーサ８の内部に液体１１、例えば、水３、或は、その他の溶液を収容するようにすることが望ましい。このスペーサ８に収容する液体１１の比重は、スラリー混入液５よりも小さい値にする。
即ち、この液体１１は、比重を１にすることがより一層望ましい。

また、スペーサ８の上面１２側、或は、下面１３側が、主タンク１の摺動方向の両壁面１４側（１４ａ・１４ｂ）に衝突しないように、主タンク１内の高圧水９側に段部１５（１５ａ）、及び、スラリー混入液５側に段部１５（１５ｂ）を夫々備える。
つまり、スペーサ８を下方向に摺動させる場合、高圧水９側に圧力を大きく加えて、スペーサ８の上面１２側を押圧する一方で、スペーサ８を上方向に摺動させる場合、スラリー混入水５側に圧力を大きく加えて、スペーサ８の下面１３側を押圧する。

なお、スペーサ８は、主タンク１内を摺動自在に嵌装できれば、図例に限定せず、主タンク１の両側面に嵌め込む構造にすることも可能である。そして、主タンク１内のスペーサ８を上下方向に限定せず、任意の方向、例えば、左右方向にスペーサ８を摺動自在に配置構成することも可能である。

また、主タンク１内に高圧流体（高圧水９）を供給・排出するための水３を貯留する水源タンク１６を設ける。この水源タンク１６は、主タンク１に配管７（７ｂ）及び水３を高圧水９にするための適宜な圧力ポンプ１７を介して連通する。
つまり、水源タンク１６、圧力ポンプ１７、配管７（７ｂ）によって、主タンク１内の水３に所定圧力を加えて高圧水９とすることにより、主タンク１内のスペーサ８の上面１２側を押圧する。一方、主タンク１内の高圧水９を排出するために、配管７（７ｃ）を介して水源タンク１６に循環する。この配管７（７ｃ）には、高圧水９（水３）を再利用するために、浄化フィルタ１８を介して水源タンク１６に循環する。
従って、主タンク１内の高圧水９において、スペーサ８が下方向に摺動する場合、配管７（７ｂ）側が開状態、配管７（７ｃ）側が閉状態となる。一方、スペーサ８が上方向に摺動する場合、配管７（７ｂ）側が閉状態、配管７（７ｃ）側が開状態となる。このことにより、水３（高圧水９）を主タンク１内に適宜に供給・排出することができる。

スラリー混入液５の撹拌器１０は、スラリー混入液５に対して、その水３とスラリー４とが均等に混合させるために、主タンク１内の壁面１４（１４ｂ）側に備える。そして、スペーサ８の下面１３側と衝突して攪拌器１０が停止・損傷しないように、壁面１４（１４ｂ）と段部１５（１５ｂ）との間に備える。そして、この攪拌器１０には、スラリー混入液５を攪拌させるスクリュー部１９と、該スクリュー部１９を攪拌駆動させる攪拌駆動手段２０とを備える。
例えば、スラリー混入液５に対するスラリー４の混合割合が、５体積％以上且つ７０体積％以下となる所定の割合で混合されることが望ましい。この数値の根拠として、７０体積％より大きい場合、ノズル２内で目詰まりをおこしやすく、一方、５体積％より小さい場合、基板２４を切断加工する加工能力が低下すること等の基板切断上の諸問題が発生することから前述した数値に設定する。
なお、この攪拌器１０として、マグネット型を採用することが望ましい。このマグネット型の攪拌器１０とは、該スクリュー部１９をスラリー混入液５に浮遊状態とする。
つまり、スクリュー部１９と攪拌駆動手段２０とが磁石で云う、Ｓ極同士、或は、Ｎ極同士の離反状態を保持する。この離反状態を保持できれば、主タンク１内の壁面１４（１４ｂ）側に配置構成せず、主タンク１内の両側面側に、適宜に配置変更が可能である。
従って、スラリー混入液５の攪拌器１０によって、主タンク１内に水３とスラリー４との混合割合が所定の割合となったスラリー混入液５に対して、その水３とスラリー４とが均等に混合されるように攪拌することができる。

また、スラリー混入液５を貯蔵する貯蔵タンク２１を設ける。この貯蔵タンク２１は、主タンク１に配管７（７ｄ）を介して連通する。そして、主タンク１内に配管７（７ｄ）を介して、スラリー混入液５を供給するために加圧する適宜な圧力ポンプ２２を備える。
つまり、貯蔵タンク２１、圧力ポンプ２２、配管７（７ｄ）によって、主タンク１内のスラリー混入液５に所定圧力を加えることにより、主タンク１内のスペーサ８の下面１３側に供給する。このことは、主タンク１内に供給されたスラリー混入液５を配管７（７ａ）、ノズル２を介してアブレイシブウォータージェット６として使用した後に、貯蔵タンク２１から主タンク１内にスラリー混入液５を適宜に供給できるように構成される。
従って、主タンク１内のスラリー混入液５において、スペーサ８が下方向に摺動する場合、配管７（７ａ）側が開状態、配管７（７ｄ）側が閉状態となり、一方、スペーサ８が上方向に摺動する場合、配管７（７ａ）側が閉状態、配管７（７ｄ）側が開状態となる。

また、貯蔵タンク２１内に水３を供給するために、前述した水源タンク１６から配管７（７ｆ）を介して連通する。この水源タンク１６を共有せず、別タンク（図示なし）を備えることも可能である。そして、貯蔵タンク２１内に所要量のスラリー４を供給するために、スラリー源タンク２３を備える。
つまり、図例の切断装置１００によれば、貯蔵タンク２１内にて水３と所要量のスラリー４との混合割合が所定の割合となった状態でスラリー混入液５として貯留されているので、面倒な人的な管理も必要とせず、貯蔵タンク２１内から配管７（７ｄ）を介して主タンク１内にスラリー混入液５を適宜に供給することができる。

一方、主タンク１内のスラリー混入液５を排出することは、前述した配管７（７ａ）、ノズル２を介して、アブレイシブウォータージェット６として基板２４に噴出することを意味する。そして、対象となる基板２４とは、例えば、ウェーハ基板、樹脂封止（パッケージ）基板等を表し、樹脂封止基板には、樹脂封止済のリードフレーム、プラスチック基板、セラミック基板、ガラス基板、或は、その他の樹脂封止基板を用いる。
つまり、水３とスラリー４との混合割合が所定の割合となることに加えて、水３とスラリー４とが均等に混合された状態のスラリー混入液５をアブレイシブウォータージェット６として用いて、基板２４を切断することができる。

基板２４の切断分離後に発生する切断屑２５を含むスラリー混入液５は、すべて廃棄処理するのではなく、キャッチャ２６内に捕集する。この捕集されたスラリー混入液５は、配管７（７ｅ）を介して貯蔵タンク２１に循環する。この配管７（７ｅ）には、スラリー混入液５を再利用するために、浄化フィルタ２７を介して貯蔵タンク２１に循環する。その際、切断屑２５を浄化フィルム２７にて廃棄処理し、再利用されるスラリー混入水５のみを配管７（７ｅ）を介して貯蔵タンク２１内に供給される。

なお、この切断装置１００における人的管理を最小限に削減するために、少なくとも、主タンク１、並びに、貯蔵タンク２１における全面、或は、所定箇所面を透明性のある適宜なタンクにすることも可能である。

ここで、切断装置１００における基板切断方法を説明する。
まず、主タンク１内にスラリー混入液５、水３（高圧水９）が夫々供給される。このとき、主タンク１内において、スラリー混入液５はスラリー混入液５の攪拌器１０によって攪拌されて、その水３とスラリー４とが均等に混合された状態となる。この状態図が図１となる。
次に、開状態の配管７（７ｂ）を介して圧力ポンプ１７にて主タンク１側に水３を送り込み、この水３を高圧水９として主タンク１のスペーサ８の上面１２側に供給すると、高圧水９がスペーサ８の上面１２側を押圧してスペーサ８を下方向に摺動させる。このスペーサ８を下方向に摺動させることにより、開状態の配管７（７ａ）を介してノズル２から攪拌器１０にて攪拌されて、その水３とスラリー４とが均等に混合された状態のスラリー混入液５をアブレイシブウォータージェット６として噴出させる。このとき、配管７（７ｃ）、及び、配管７（７ｄ）は、閉状態となる。
次に、アブレイシブウォータージェット６により基板２４を所定形状に切断分離し、成形品（製品）を完成させる。一方、切断分離後の切断屑２５を含むスラリー混入液５は、キャッチャ２６内に捕集され、次に、配管７（７ｅ）介して再利用されるスラリー混入液５のみ貯蔵タンク２１内に循環される。そして、切削屑２５は浄化フィルタ２７にて廃棄処理される。
次に、対象となる基板２４が完全に切断分離されると、配管７（７ａ）及び配管７（７ｂ）は閉状態となり、配管７（７ｄ）を介して圧力ポンプ２２にて主タンク１側にスラリー混入液５を貯蔵タンク２１から供給すると、スペーサ８の下面１３側を押圧してスペーサ８を上方向に摺動させる。このスペーサ８を上方向に摺動させることにより、開状態の配管７（７ｃ）を介して再利用されるスラリー混入液５のみ水源タンク１６内に循環される。そして、不要な水３は浄化フィルタ１８にて浄化されて廃棄処理される。

以上のことから、本実施形態によれば、基板２４の切断加工で用いる、水３（高圧水９）及びスラリー混入液５を、基板２４の切断加工時に、適宜に供給することができるので、最小限に人的管理を削減できると共に、切断装置１００を安定し且つ連続して稼動させることができる。

図１は、本発明に係るアブレイシブウォータージェットによる基板切断装置の概略図を示す。

符号の説明

１ 主タンク
２ ノズル
３ 水
４ スラリー
５ スラリー混入液
６ アブレイシブウォータージェット
７ 配管７（７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄ・７ｅ・７ｆ）
８ スペーサ
９ 高圧水（高圧流体）
１０ 攪拌器
１１ 液体
１２ 上面
１３ 下面
１４（１４ａ・１４ｂ） 壁面
１５（１５ａ・１５ｂ） 段部
１６ 水源タンク
１７・２２ 圧力ポンプ
１８・２７ 浄化フィルタ
１９ スクリュー部
２０ 攪拌駆動手段
２１ 貯蔵タンク
２３ スラリー源タンク
２４ 基板
２５ 切断屑
２６ キャッチャ
１００ 切断装置

Claims (6)

1. 水に所要量のスラリーを混入したスラリー混入液を主タンク内に収容すると共に、この主タンク内のスラリー混入液に高圧流体による圧力を加えてノズルから噴出させることによって基板を切断するアブレイシブウォータージェットによる基板切断方法において、
   前記した主タンク内にスペーサを摺動自在に嵌装させて、前記したスラリー混入液と高圧流体とをこのスペーサによって遮蔽状態とされた主タンク内に個別に供給する工程と、
   前記した主タンク内に供給したスラリー混入液に対して、その水とスラリーとが均等に混合されるように撹拌するスラリー混入液の撹拌工程とを行い、
   更に、前記した主タンク内に高圧流体を供給して、その圧力を前記スペーサに加えることによって、前記したスラリー混入液の攪拌工程により水とスラリーとが均等に混合された状態のスラリー混入液を前記ノズルに供給するように設定されていることを特徴とするアブレイシブウォータージェットによる基板切断方法。
2. 前記したスペーサとして、その内部に液体が収容されていることを特徴とする請求項１に記載のアブレイシブウォータージェットによる基板切断方法。
3. 前記したスペーサが比重１となるように設定されていることを特徴とする請求項１、又は、請求項２に記載のアブレイシブウォータージェットによる基板切断方法。
4. 水に所要量のスラリーを混入したスラリー混入液を収容する主タンクと、この主タンク内のスラリー混入液に高圧流体による圧力を加えて噴出させることによって基板を切断するノズルと、を少なくとも設けたアブレイシブウォータージェットによる基板切断装置において、
   前記した主タンク内には、摺動自在に嵌装させるスペーサと、前記したスラリー混入液に対して、その水とスラリーとが均等に混合されるように撹拌するスラリー混入液の撹拌器とを備え、
   更に、前記した主タンク内に高圧流体を供給して、その圧力を前記スペーサに加えることによって、前記したスラリー混入液の攪拌器により水とスラリーとが均等に混合された状態のスラリー混入液を前記ノズルに供給するように構成されていることを特徴とするアブレイシブウォータージェットによる基板切断装置。
5. 前記したスペーサとして、その内部に液体を収容するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のアブレイシブウォータージェットによる基板切断装置。
6. 前記したスペーサが比重１となるように構成されていることを特徴とする請求項４、又は、請求項５に記載のアブレイシブウォータージェットによる基板切断装置。
   

Images