JP6513474B2 - フィルター装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルター装置に関する。

半導体ウェーハや樹脂パッケージ基板、セラミックスやフェライト基板、ニッケルや鉄等を含む基板などの切削を行う際には、切削ブレードを備えた切削装置が用いられている。また、研削を行う際には、研削ホイールを備えた研削装置が用いられている。これらの装置では、純水等の加工液を被加工物にかけながら加工を実施するため、被加工物の微細な屑（加工屑）を含んだ排水が排出される。純水は、精製に非常にコストがかかるため、排水をリサイクルする需要がある。このため、排水から加工屑を除去して清水を精製し、清水から純物を除去して純水を精製する加工廃液処理装置が開発された（特許文献１参照）。

加工廃液処理装置は、清水から純水を精製するために、清水に含まれるイオンを除去するイオン交換器を備えている。イオン交換器は、イオン交換樹脂を利用しているが、一定量以上の清水を処理するとイオン交換の効果が下がるため、新品と交換する必要がある。

特開２０１１−４１８７８号公報

ところで、磁性材料が含まれている被加工物の加工屑が排水路に滞留すると、排水の中に鉄イオンが多く溶け込み、イオン交換樹脂の寿命を短くするおそれがある。また、鉄等の材料は、比重が重いため、排水の管路に溜まるおそれがあり、この場合、配管詰まりの発生が懸念される。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排水から磁性体の加工屑を容易に除去できるフィルター装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るフィルター装置は、磁性体を含む被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工液を供給しつつ加工する加工手段と、を備える加工装置から被加工物の加工屑を含んだ排水を排出する排水路に設置されるフィルター装置であって、側壁と底部とを有するタンクと、該タンクに下方から該排水を供給する送水経路と、該タンクで規定量以上になった排水が該排水路へ流入するオーバーフロー経路と、該タンクに上方から着脱可能に挿入され、排水に含まれる磁性体の加工屑を捕獲するマグネットと、を備え、該送水経路は、該タンクと側壁を共有し、該タンクと下方の開口で連通するプレタンクを形成し、該プレタンクを流れる該排水の加工屑の一部が該タンクに挿入された該マグネットの磁力によって該プレタンクの側壁で捕獲されることを特徴とする。

また、上記フィルター装置において、該加工装置は、切削ブレードを装着する切削手段で被加工物を切削する切削装置であることが好ましい。

本発明のフィルター装置によれば、排水に含まれる磁性体の加工屑を捕獲するマグネットを備えることにより、排水から磁性体の加工屑を容易に除去できる。

図１は、フィルター装置を備えた加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、フィルター装置の構成例を示す斜視図である。 図３は、フィルター装置の構成例を示す上面図である。 図４は、フィルター装置による加工屑の捕獲例（その１）を示す断面図である。 図５は、フィルター装置による加工屑の捕獲例（その２）を示す断面図である。 図６は、使用後のマグネットの取出例を示す断面図である。 図７は、清掃後のマグネットの挿入例を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
実施形態に係るフィルター装置を備えた加工装置の構成例について説明する。図１は、フィルター装置を備えた加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、フィルター装置の構成例を示す斜視図である。図３は、フィルター装置の構成例を示す上面図である。加工装置１は、図１に示すように、切削装置であり、チャックテーブル１０と、切削手段２０と、加工送り手段３０と、割り出し送り手段４０と、切り込み送り手段５０と、排水手段６０と、フィルター装置７０と、制御手段８０とを備えている。加工装置１は、図示しない被加工物を切削手段２０により切削するものである。

被加工物は、半導体ウェーハや樹脂パッケージ基板、セラミックスやフェライト基板、ニッケルや鉄等を含む基板等、各種加工材料である。被加工物には、磁性体が含まれている。

ここで、Ｘ軸方向は、チャックテーブル１０に保持された被加工物を加工送りする方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向に同一水平面上で直交し、チャックテーブル１０に保持された被加工物に対して、切削手段２０を割り出し送りする方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向、本実施形態では鉛直方向である。

チャックテーブル１０は、Ｘ軸方向に移動可能に装置本体２に配設されている。チャックテーブル１０は、円板状に形成され、保持面１１を備えている。チャックテーブル１０は、図示しない回転手段により保持面１１の中心に直交する回転軸で回転される。保持面１１は、例えばポーラスセラミック等で構成されており、図示しない真空吸引源の負圧により、被加工物を吸引保持する。

切削手段２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物を加工するものである。切削手段２０は、割り出し送り手段４０及び切り込み送り手段５０を介して門型フレーム３に配設されている。ここで、門型フレーム３は、チャックテーブル１０の移動経路をＹ軸方向に跨ぐように装置本体２に立設されている。切削手段２０は、切削ブレード２１と、スピンドル２２と、ハウジング２３と、加工液供給ノズル２４とを備えている。切削ブレード２１は、極薄の円板状かつ環状に形成された切削砥石である。スピンドル２２は、その先端に切削ブレード２１を着脱可能に装着する。ハウジング２３は、図示しないモータ等の駆動源を有しており、Ｙ軸方向の回転軸周りに回転自在にスピンドル２２を支持する。加工液供給ノズル２４は、切削ブレード２１の近傍に配設され、切削ブレード２１に対して純水などの加工液を供給する。切削手段２０は、スピンドル２２を高速回転させて切削ブレード２１により被加工物を切削すると共に、加工液供給ノズル２４により切削ブレード２１に対して加工液を供給する。

加工送り手段３０は、チャックテーブル１０と切削手段２０とをＸ軸方向に相対移動させるものである。例えば、加工送り手段３０は、Ｘ軸方向に延在されるボールネジ３１やパルスモータ３２等の駆動源を有しており、チャックテーブル１０を支持するＸ軸移動基台３３をＸ軸方向に移動させる。

割り出し送り手段４０は、チャックテーブル１０と切削手段２０とをＹ軸方向に相対移動させるものである。例えば、割り出し送り手段４０は、Ｙ軸方向に延在されるボールネジ４１やパルスモータ４２等の駆動源を有しており、切り込み送り手段５０を介して切削手段２０を支持するＹ軸移動基台４３をＹ軸方向に移動させる。

切り込み送り手段５０は、チャックテーブル１０と切削手段２０とをＺ軸方向に相対移動させるものである。例えば、切り込み送り手段５０は、Ｚ軸方向に延在されるボールネジ５１やパルスモータ５２等の駆動源を有しており、切削手段２０を支持するＺ軸移動基台５３をＺ軸方向に移動させる。

排水手段６０は、切削手段２０により切削加工された被加工物の加工屑を含む加工液を排出するものである。排水手段６０は、排水路６１を備えている。排水路６１は、加工送り手段３０の上方を覆う図示しない蛇腹部材の外周部を囲繞するように略長方形の枠形状に形成され、加工液が流れる部分が溝形状に形成されている。排水路６１は、蛇腹部材の外周部から流れ落ちる加工液を受け止めて排出する。排水路６１の経路には、フィルター装置７０が設置されている。なお、図１では、排水路６１の一部が破断されて図示されている。

フィルター装置７０は、図２に示すように、タンク７１と、マグネット７２と、プレタンク７３とを備えている。タンク７１は、加工装置１から排出された排水を規定量貯留するものである。タンク７１は、側壁７１ａと底部７１ｂとを有し、円筒形状に形成され、一定の深さを有している。タンク７１の上方は、開口されている。タンク７１の上方の側壁７１ａには、タンク７１内に貯留された排水を排水路６１に流入させる排水管６１ｂが接続されている。排水管６１ｂは、マグネット７２がタンク７１に設置された状態で、マグネット７２の上端部７２ａよりも高い位置に設けられている。これにより、タンク７１に設置されたマグネット７２は、タンク７１に貯留された排水に完全に浸水するようになる。タンク７１の上方における側壁７１ａの内周面には、マグネット７２を係止するための突起部７１ｃが設けられている。

マグネット７２は、排水に含まれる磁性体の加工屑を捕獲するものである。マグネット７２は、タンク７１の上方から着脱可能にタンク７１内に挿入されて設置される。マグネット７２は、希土類磁石、例えば、ネオジウム磁石を用いたものであり、磁力は、４００ｍＴ〜１１００ｍＴ程度である。マグネット７２は、筒状に形成され、棒状部材７４に挿通されて棒状部材７４に固定されている。マグネット７２は、同径の複数のマグネットが積層されて１本のマグネットを形成している。なお、マグネット７２は、一体形成された１本の筒状のマグネットでもよい。棒状部材７４には、タンク７１の突起部７１ｃに係止する円板状の係止部７５がマグネット７２の上方に設けられている。円板状の係止部７５は、タンク７１の内周より小さく、かつ、タンク７１の突起部７１ｃに引っ掛かる大きさに形成されている。図３に示すように、マグネット７２がタンク７１内に挿入されると、係止部７５がタンク７１の突起部７１ｃに係止することで、タンク７１内におけるマグネット７２の高さ方向及び水平方向の位置が規定される。棒状部材７４の上端部には、作業者が把持するための取っ手７６が設けられている。

プレタンク７３は、タンク７１に排水を流入させるものである。プレタンク７３は、側壁７３ａと、底部７３ｂと、側壁７３ａの一部が開口された側壁開口部７３ｃとを有し、一定の深さを有している。プレタンク７３は、側壁開口部７３ｃがタンク７１の側壁７１ａに対面されることで、タンク７１と側壁７１ａを共有している。すなわち、プレタンク７３は、側壁開口部７３ｃがタンク７１の側壁７１ａにより塞がれ、この結果、タンク７１の側壁７１ａがプレタンク７３の側壁７３ａとして機能している。プレタンク７３は、側壁開口部７３ｃが、タンク７１の下方に開口された流入口７１ｄと対面し、流入口７１ｄでタンク７１と連通している。これにより、プレタンク７３とタンク７１は、流入口７１ｄで通水可能となる。なお、プレタンク７３とタンク７１は、突起部７１ｃとして機能するボルト７３ｄにより水密に固定されている。

プレタンク７３の上方には、排水管６１ａが接続され、排水管６１ａを経由して排水路６１の排水がプレタンク７３に流入する。プレタンク７３に接続された排水管６１ａは、タンク７１に接続された排水管６１ｂよりも高い位置に設置されている。これにより、プレタンク７３の水面とタンク７１の水面には、水位差が生じ、この水位差によりプレタンク７３からタンク７１へ水流が発生する。プレタンク７３は、タンク７１の下方に設けられた流入口７１ｄからタンク７１内に排水を供給する送水経路を構成する。送水経路を通じてタンク７１に供給された排水は、タンク７１で規定量以上になると、タンク７１の排水管６１ｂから排水路６１に流入する。ここで、規定量とは、タンク７１内に貯留される排水の貯留量の最大である。排水管６１ｂは、タンク７１内の規定量以上の排水を排水路６１に流入させるオーバーフロー経路を構成しているので、タンク７１の上方開口部７１ｅから排水が溢れ出すことがない。

制御手段８０は、加工装置１の各構成要素を制御するものである。例えば、制御手段８０は、加工送り手段３０、割り出し送り手段４０、切り込み送り手段５０を制御してチャックテーブル１０のＸ軸方向の位置や、切削手段２０のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置を決定する。

次に、フィルター装置の機能例について説明する。図４は、フィルター装置による加工屑の捕獲例（その１）を示す断面図である。図５は、フィルター装置による加工屑の捕獲例（その２）を示す断面図である。図６は、使用後のマグネットの取出例を示す断面図である。図７は、清掃後のマグネットの挿入例を示す断面図である。

加工装置１により被加工物の切削加工を開始すると、加工液供給ノズル２４から切削ブレード２１に加工液が供給され、切削ブレード２１が被加工物を切削加工する。そして、被加工物の加工屑を含んだ排水が排水路６１に流入する。排水路６１に流入した排水は、排水路６１の経路に設置されたフィルター装置７０のプレタンク７３に流入する。そして、プレタンク７３に流入した排水は、タンク７１の下方に設けられた流入口７１ｄを通過してタンク７１内に流入する。

タンク７１内に流入した排水は、図４に示すように、タンク７１のＺ軸方向における下側から上側に向けて移動する。このとき、排水は、タンク７１に設置されたマグネット７２の下端部７２ｂから上端部７２ａまでマグネット７２の全体に行き渡りながら移動する。このとき、図５に示すように、排水に含まれる磁性体の加工屑Ｕは、マグネット７２の磁力により吸引されてマグネット７２に捕獲（吸着）される。また、プレタンク７３に流入した排水をタンク７１内に供給する送水経路において、プレタンク７３内を流れる排水の加工屑Ｕの一部は、マグネット７２の磁力によって、プレタンク７３の側壁７３ａで捕獲される。すなわち、送水経路において、プレタンク７３内の加工屑Ｕの一部は、側壁開口部７３ｃに位置するタンク７１の側壁７１ａの外周面で捕獲される。

このように、排水の加工屑Ｕは、プレタンク７３の送水経路で捕獲されると共に、タンク７１に挿入されたマグネット７２により捕獲される。そして、タンク７１内の排水がタンク７１で規定量以上に貯留されると、磁性体の加工屑Ｕが除去された排水が排水管６１ｂから排水路６１に流入する。

作業員は、捕獲された加工屑Ｕが一定量マグネット７２に溜まった時点で、マグネット７２から加工屑Ｕを除去する。例えば、作業員は、切削加工が終了して加工装置１を停止した後に、図６に示すように、取っ手７６を掴んでマグネット７２を上方に持ち上げてタンク７１からマグネット７２を取り出す。マグネット７２は、係止部７５がタンク７１の突起部７１ｃに係止されているので、取っ手７６を引き上げるだけでマグネット７２をタンク７１から取り出すことができる。マグネット７２をタンク７１から取り出した後、作業員は、ウエスなどでマグネット７２に吸着された加工屑Ｕを拭き取って除去する。そして、作業員は、加工屑Ｕが除去されたマグネット７２をタンク７１に戻す。

一方、作業員によりマグネット７２がタンク７１から取り出されると、プレタンク７３に対するマグネット７２の磁力が失われることにより、図６に示すように、プレタンク７３の側壁７３ａで捕獲された加工屑Ｕが落下してプレタンク７３の底部７３ｂに沈殿する。

図７に示すように、マグネット７２がタンク７１に挿入され、切削加工が開始されると、プレタンク７３の底部７３ｂに沈殿した加工屑Ｕは、プレタンク７３によりタンク７１に供給される排水と共に流入口７１ｄからタンク７１内に流れ、マグネット７２により捕獲される。

以上のように、実施形態に係るフィルター装置７０によれば、加工装置１の排水に含まれる磁性体の加工屑Ｕを捕獲するマグネット７２を備えることにより、排水から磁性体の加工屑Ｕを容易に除去できる。これにより、排水路６１に磁性体の加工屑Ｕが滞留しないので、排水路６１の排水に鉄イオンが溶け込むことを抑制でき、後工程処理で使用するイオン交換樹脂の寿命を長くすることができる。また、磁性体の加工屑Ｕは、比重が重いため、排水路６１の管路に溜まりやすいが、フィルター装置７０により除去されるので、配管詰まりを抑制できる。

また、磁力により磁性体の加工屑Ｕを吸着して除去するため、通水抵抗がほとんど無く、排水の流通を妨げることが少ない。

また、フィルター装置７０は、水位差を利用して排水を流すため、ポンプなどの送水機器を不要とする単純な構成であり、低コストで実現できる。

また、開口されたタンク７１の上方からマグネット７２を挿入してタンク７１に着脱できるので、メンテナンス性に優れている。

また、タンク７１のマグネット７２だけでなくプレタンク７３の側壁７３ａにおいても加工屑Ｕを捕獲することができるので、加工屑Ｕを捕獲可能な時間や箇所が多く、効率的かつ効果的に磁性体の加工屑Ｕを捕獲できる。

また、１台の加工装置１に対して１台のフィルター装置７０を設置することで、加工装置１を停止する時間を極力少なくできる。

〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。加工装置１を停止した後に、マグネット７２をタンク７１から取り出して加工屑Ｕを拭き取ったが、加工装置１を運転中にマグネット７２をタンク７１から取り出して加工屑Ｕを拭き取ってもよい。

また、１台の加工装置１に対して１台のフィルター装置７０を設置する例を説明したが、複数の加工装置１に対して１台のフィルター装置７０を設置するようにしてもよい。この場合、複数の加工装置１の排水路を集約し、集約した排水路の経路上にフィルター装置７０を設置する。

また、プレタンク７３は、側壁開口部７３ｃでタンク７１と側壁７１ａを共有したが、これに限定されない。プレタンク７３は、タンク７１と側壁７１ａを共有せずに、プレタンク７３の側壁７３ａを介してタンク７１と対面し、タンク７１の流入口７１ｄと連通する構成としてもよい。この場合でも、プレタンク７３は、タンク７１の側壁７１ａとプレタンクの側壁７３ａとを介してマグネット７２の磁力がおよぶので、プレタンク７３の側壁７３ａで加工屑Ｕを捕獲できる。

また、加工装置１は、切削装置として説明したが、加工装置１は、研削装置であってもよい。この場合、フィルター装置７０は、研削加工で生じる磁性体の加工屑を捕獲する。

１ 加工装置
１０ チャックテーブル
２０ 切削手段
６０ 排水手段
６１ 排水路
６１ａ，６１ｂ 排水管
７０ フィルター装置
７１ タンク
７１ａ 側壁
７１ｂ 底部
７１ｃ 突起部
７１ｄ 流入口
７２ マグネット
７３ プレタンク
７３ａ 側壁
７３ｂ 底部
７３ｃ 側壁開口部
７４ 棒状部材
７５ 係止部
７６ 取っ手
Ｕ 加工屑

Claims (2)

1. 磁性体を含む被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工液を供給しつつ加工する加工手段と、を備える加工装置から被加工物の加工屑を含んだ排水を排出する排水路に設置されるフィルター装置であって、
   側壁と底部とを有するタンクと、
   該タンクに下方から該排水を供給する送水経路と、
   該タンクで規定量以上になった排水が該排水路へ流入するオーバーフロー経路と、
   該タンクに上方から着脱可能に挿入され、排水に含まれる磁性体の加工屑を捕獲するマグネットと、を備え、
   該送水経路は、
   該タンクと側壁を共有し、該タンクと下方の開口で連通するプレタンクを形成し、
   該プレタンクを流れる該排水の加工屑の一部が該タンクに挿入された該マグネットの磁力によって該プレタンクの側壁で捕獲されることを特徴とするフィルター装置。
2. 該加工装置は、切削ブレードを装着する切削手段で被加工物を切削する切削装置であることを特徴とする請求項１記載のフィルター装置。

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