JPH05277942A - 遊離微粒子噴射加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 耐久性の高いレジストマスクで被加工物を覆
い、従来よりも高精度の遊離微粒子による噴射加工が可
能な方法を提供することを目的とする。 ［構成］ 被加工物２６上にフォトレジスト３３から成
る軟質のマスクを形成するとともに、その上にポリマの
粉末をバインダとしてセラミック粉末から成る層によっ
て硬質のマスク３４を形成するようにし、その上から遊
離微粒子とガスとの固気２相流を噴射して加工を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は遊離微粒子噴射加工方法
に係り、とくに遊離微粒子とガスとの固気２相流を被加
工物に噴射して加工を行なうようにした加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】遊離微粒子を圧縮空気や窒素ガスととも
に固気２相流として被加工物の表面に噴射し、これによ
って被加工物上に溝加工を行なったり穴加工を行なった
りすることが知られている。このような方法において
は、図１０に示すように被加工物１上に予めマスク２を
形成しておき、このマスク２の上からノズルによって遊
離微粒子とガスとの固気２相流を被加工物上に噴射する
ようにしている。従ってマスク２が存在しない部分にお
いて、被加工物１の表面に遊離微粒子によって加工が行
なわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような遊離微粒子
とガスとの固気２相流を被加工物に噴射して加工を行な
う場合において、パターンニングのためにフォトレジス
トから成るレジストマスク２を用いるようにしている。
ところがレジストマスク２は十分な耐久性を有しておら
ず、このために図１１に示すように、パターンの形状や
寸法不良を引起し易く、これによってエッチングの寸法
精度が悪くなり、あるいはまたより深い加工が不可能に
なっていた。

【０００４】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、レジストマスクの耐久性を向上させる
とともに、遊離微粒子とガスとの固気２相流による噴射
加工の精度を高め、あるいはまたより深い加工を可能に
するようにした遊離微粒子噴射加工方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、遊離微粒
子とガスとの固気２相流を被加工物上に噴射して加工を
行なうようにした方法において、前記被加工物上に軟質
のマスクを形成し、次いでその上に硬質のマスクを形成
するようにし、前記硬質のマスクの上から前記固気２相
流を噴射するようにしたことを特徴とする遊離微粒子噴
射加工方法に関するものである。

【０００６】また第２の発明は、上記第１の発明におい
て、前記軟質のマスクがフォトレジストから構成される
とともに、ポリマをバインダとしてセラミックの粉末に
よって前記硬質のマスクを前記軟質のマスクの上に形成
するようにしたことを特徴とする遊離微粒子噴射加工方
法に関するものである。

【０００７】

【作用】第１の発明によれば、被加工物上には軟質のマ
スクが形成されるとともに、その上に硬質のマスクが形
成されるようになり、この硬質のマスクが外表面に臨む
ようになる。従って遊離微粒子とガスとの固気２相流は
硬質のマスクの上から被加工物上に噴射されることにな
る。

【０００８】第２の発明によれば、被加工物上にはまず
フォトレジストから成るマスクが形成されるとともに、
その上にはポリマをバインダとしでセラミック粉末によ
って形成された硬質のマスクが被覆されることなる。

【０００９】

【実施例】図５は本発明の一実施例に係る遊離微粒子噴
射加工方法のための装置の全体の概略を示すものであっ
て、この装置はコンプレッサ１０を備えている。そして
コンプレッサ１０の吐出側はエア供給パイプ１１に接続
されている。このエア供給パイプ１１には上流側から下
流側に向って順次圧力調整弁１２、電子弁１３、圧力調
整弁１４がそれぞれ接続されている。そしてこの圧力調
整弁１４の下流側はエゼクタ１５に接続されている。

【００１０】エゼクタ１５には側方に分岐するように微
粒子送出パイプ１８の先端部が接続されている。この微
粒子送出パイプ１８の上流側は微粒子タンク１９に接続
されるとともに、送出パイプ１８にはその途中に微粒子
送出調整弁２０が接続されている。そして微粒子タンク
１９はサイクロン２１の下側に接続されるようになって
いる。

【００１１】サイクロン２１は還元パイプ２４に接続さ
れるようになっており、この還元パイプ２４を介して加
工室２５と接続されている。加工室２５内には被加工物
２６がノズル２７の先端部に対向するように配されるよ
うになっている。またサイクロン２１には排気パイプ２
８が接続されるようになっている。この排気パイプ２８
の先端側は排風機２９に接続されている。

【００１２】図５に示す加工室２５内で加工される被加
工物２６上には、図１に示すように、軟質のマスクを構
成するフォトレジスト３３と、その上の硬質のマスク３
４とが２層に形成されている。すなわち本実施例に係る
遊離微粒子噴射加工方法に用いられるレジストマスク
は、被加工物２６上の第１層として従来用いられている
レジスト３３と、その上の第２層目としてのＳｉＣに代
表される砥粒等の耐摩耗性の高い粉末の層を塩化ビニル
等のポリマをバインダとして形成するようにしており、
軟層と硬層の２層構造のレジストマスクを特徴としてい
る。

【００１３】図２は被加工物２６上にフォトレジスト３
３を形成した後に、さらにその上に硬質マスク３４を施
すための装置を示している。この装置はセラミック粉末
用タンク３５とポリマ粉末用タンク３６とを備えてお
り、これらのタンク３５、３６がそれぞれ電磁弁３７、
３８を介してエゼクタ３９に接続されるようになってい
る。エゼクタ３９はその上部に圧縮空気供給口４２を備
えるとともに、吸引部４３において一対のタンク３５、
３６と接続されている微粒子供給管が接続されている。
また吸引部４３の下端側にはノズル４４が連設されてお
り、このノズル４４によって被加工物２６上に噴射を行
なうようにしている。

【００１４】エゼクタ３９に圧縮空気供給管４２によっ
て圧縮空気を供給すると、吸引部４３において左右のタ
ンク３５、３６からそれぞれセラミック粉末とポリマ粉
末とを吸引することになる。従ってノズル４４からは、
セラミックの粉末とポリマの粉末と空気とが固気２相流
として被加工物２６上に噴射されることになる。

【００１５】図３に示すように、被加工物２６上にパタ
ーンニングをしたフォトレジスト３３を形成するととも
に、その上に平均粒径が例えば３０μｍのＳｉＣの粉末
とともに、それと同程度かそれ以下の大きさの塩化ビニ
ルの粉末を約１％混合して噴射する。このときに弾性の
高いフォトレジスト３３上には塩化ビニル粉末がバイン
ダとなってＳｉＣの粉末が吸着されていく。これによっ
てフォトレジスト３３上には図４に示すように硬質のマ
スク３４が形成され、これによってフォトレジスト３３
の耐久性を改善する。ところがパターンニングによって
露出している被加工物２６はセラミックから構成されて
おり、脆いので削られることになり、この被加工物上に
は直接硬質のマスク３４が形成されることはない。

【００１６】このようにして得られた２層構造のレジス
トマスク（図１および図４参照）を有する被加工物によ
って、図５に示す装置で、ＳｉＣの粉末のみの噴射加工
を行なう。なおこの状態は図６に示される。また図７は
この加工が完了した状態を示している。

【００１７】以上のような構成において、図５に示すコ
ンプレッサ１０からは圧縮空気または窒素ガスが供給さ
れるようになっており、このガスの供給が電磁弁１３に
よって制御されるようになっている。またガスの圧力は
圧力調整弁１２、１４によって行なわれるようになって
いる。

【００１８】エゼクタ１５はエア供給パイプ１１を通し
て供給されるガスによって微粒子送出パイプ１８を通し
て、微粒子タンク１９からＳｉＣの遊離微粒子を吸引す
るようにしている。なお遊離微粒子の供給量は、調整弁
２０によって調整されるようになっている。そしてノズ
ル２７の先端側からガスと遊離微粒子との固気２相流が
被加工物２６の表面に向けて噴射されるようになってい
る。このような遊離微粒子とガスとの固気２相流によっ
て、被加工物２６上に所定の加工、例えば穴加工や溝加
工が行なわれる。

【００１９】そして固気２相流は加工室２５内に散乱す
るとともに、還元パイプ２４によってサイクロン２１に
戻され、このサイクロン２１によってガスと遊離微粒子
との分離が行なわれる。遊離微粒子はサイクロン２１の
下側に接続されている微粒子タンク１９に戻される。こ
れに対して分離されたガスは排気パイプ２８および排風
機２９によって回収される。

【００２０】以上のような加工において、硬質のマスク
３４を図２に示す装置で形成するようにしているが、こ
のような方法に代えて、２種類の粉末を予め混合して単
一のタンク内に入れておくようにしてもよい。

【００２１】あるいはまた図８に示すように、ＳｉＣ粉
末の研削能力を利用して目的の加工の噴射加工の前にま
ず塩化ビニル塊５１に噴射して削り取って粉末とし、こ
れを回収して利用するようにしてもよい。この装置は補
助加工室４８を備え、この補助加工室４８内にエゼクタ
４９を設けるようにするとともに、このエゼクタ４９の
先端部にノズル５０を配するようにしている。そしてノ
ズル５０と対向するようにポリマ塊５１を配している。

【００２２】補助加工室４８は微粒子送出パイプ５２に
よってサイクロン５３に接続されている。そしてこのサ
イクロン５３の下側が微粒子用タンク５４に接続されて
いる。そして微粒子用タンク５４は微粒子送出パイプ５
５によって加工室５６に接続されている。この加工室５
６内にエゼクタ５７が取付けられている。そしてこのエ
ゼクタ５７の先端にノズル５８が設けられている。

【００２３】エゼクタ４９によって圧縮空気とＳｉＣの
粉末との固気２相流を形成し、ノズル５０から噴射する
と、ポリマ塊５１がＳｉＣの微粒子によって削られてＳ
ｉＣの微粒子とポリマの粉末とが得られる。このような
粉末は微粒子送出パイプ５２によってサイクロン５３に
送られ、ガスと粉体とが分離され、粉体が微粒子用タン
ク５４に貯えられる。すなわちここでは微粒子用タンク
５４にポリマの粉末を混入したＳｉＣの粉末が貯えられ
ることになる。

【００２４】このような混合粉末は加工室５６内のエゼ
クタ５７によって吸引され、圧縮空気とともにノズル５
８によって被加工物２６のフォトレジスト３３上に噴射
され、フォトレジスト３３に硬質のマスク３４を形成す
ることになる。

【００２５】図９ははさらに別の例を示しており、ここ
ではセラミック粉体６２の外表面を被膜するようにポリ
マ被膜６３を形成しておき、このようなポリマ被膜６３
が形成されたセラミック粉体６２を被加工物２６のフォ
トレジスト３３に噴射することによって硬質のマスク３
４を形成するようにしている。

【００２６】このように本実施例においては、被加工物
２６上に形成されている軟らかいフォトレジスト３３上
に、耐摩耗性の高いＳｉＣ等の粉末およびバインダとし
てのポリマから成る硬質のマスク３４を形成し、これに
よってマスクを軟質のマスク３３と硬質のマスク３４の
２層とした粉体噴射加工用レジストマスクを用いて遊離
微粒子の噴射加工を行なうようにしたものである。

【００２７】このような方法によると、遊離微粒子の噴
射加工のためのレジストマスクの耐久性が向上するよう
になり、これによってエッチングの寸法精度が改善され
る。すなわち従来の通常のレジストマスクを使用した場
合に比べて約３倍の加工精度が得られるようになる。ま
たレジストマスクの耐久性が改善されることから、より
深い加工が可能になる。また１層目を軟らかなフォトレ
ジスト３３によって構成することにより、硬質のマスク
３４や粉体が加工領域内の被加工物２６の表面を傷つけ
ることを防止できるようになる。

【００２８】なお硬質のマスク３４を形成するための粉
体としては、アルミナ、炭化珪素、炭化ボロン等のセラ
ミックスやステンレス、銅、錫等の金属、あるいはガラ
ス等の材料が用いられる。またこのような微粒子の大き
さは平均粒径が１〜１００μｍ程度であってよい。また
このような粉末と混合されるバインダは、塩化ビニル、
ポリウレタン、ポリエチレン、ナイロン等の各種の樹脂
が用いられてよい。なお硬質のマスク３４の下側に形成
されるフォトレジスト３３は、一般のフォトレジスト、
シートレジスト等でよく、上記の粉体の直径以上の厚み
があればよい。

【００２９】

【発明の効果】第１の発明は、被加工物上に軟質のマス
クを形成し、次いでその上に硬質のマスクを形成するよ
うにし、硬質のマスクの上から固気２相流を噴射するよ
うにしたものである。従ってとくに上側の硬質のマスク
によってレジストマスクの耐久性が向上し、エッチング
の寸法精度が改善されるようになり、より深い加工が可
能になる。

【００３０】第２の発明は、軟質のマスクがフォトレジ
ストから構成されるとともに、ポリマをバインダとして
セラミックの粉末によって硬質のマスクを上記軟質のマ
スクの上に形成するようにしたものである。従ってこの
ような２層構造のレジストマスクの上から遊離微粒子と
ガスとの固気２相流の噴射加工を行なうと、とくに硬質
のマスクによって高い耐久性が付与され、従来のものに
比べてはるかに高い加工精度が得られるようになる。ま
た被加工物の加工領域以外の部分はフォトレジストのみ
と接触することになり、これによって表面の保護が図ら
れ、硬質のマスクやゼラミック粉末による加工領域以外
の表面の傷つきを防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る噴射加工方法を示す配
管図である。

【図２】硬質のマスクを形成する装置を示す縦断面図で
ある。

【図３】硬質のマスクを形成する状態を示す要部断面図
である。

【図４】硬質のマスクが形成された状態の要部断面図で
ある。

【図５】遊離微粒子の噴射加工装置の全体の構造を示す
配管図である。

【図６】遊離微粒子による噴射加工の状態を示す要部断
面図である。

【図７】噴射加工を終った状態の縦断面図である。

【図８】硬質のマスクを形成するための変形例に係る装
置の配管図である。

【図９】硬質のマスクを形成するためのセラミック粉末
の断面図である。

【図１０】従来の遊離微粒子による噴射加工方法を示す
要部断面図である。

【図１１】噴射加工を終った状態の要部断面図である。

【符号の説明】

１０ コンプレッサ １１ エア供給パイプ １２ 圧力調整弁 １３ 電磁弁 １４ 圧力調整弁 １５ エゼクタ １８ 微粒子送出パイプ １９ 微粒子タンク ２０ 微粒子送出調整弁 ２１ サイクロン ２４ 還元パイプ ２５ 加工室 ２６ 被加工物 ２７ ノズル ２８ 排気パイプ ２９ 排風機 ３３ フォトレジスト（軟質のマスク） ３４ 硬質のマスク ３５ セラミック粉末用タンク ３６ ポリマ粉末用タンク ３７、３８ 電磁弁 ３９ エゼクタ ４２ 圧縮空気供給孔 ４３ 吸引部 ４４ ノズル ４８ 補助加工室 ４９ エゼクタ ５０ ノズル ５１ ポリマ塊 ５２ 微粒子送出パイプ ５３ サイクロン ５４ 微粒子用タンク ５５ 微粒子送出パイプ ５６ 加工室 ５７ エゼクタ ５８ ノズル ６２ セラミック粉体 ６３ ポリマ被膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遊離微粒子とガスとの固気２相流を被加
   工物上に噴射して加工を行なうようにした方法におい
   て、 前記被加工物上に軟質のマスクを形成し、次いでその上
   に硬質のマスクを形成するようにし、 前記硬質のマスクの上から前記固気２相流を噴射するよ
   うにしたことを特徴とする遊離微粒子噴射加工方法。
2. 【請求項２】 前記軟質のマスクがフォトレジストから
   構成されるとともに、ポリマをバインダとしてセラミッ
   クの粉末によって前記硬質のマスクを前記軟質のマスク
   の上に形成するようにしたことを特徴とする請求項１に
   記載の遊離微粒子噴射加工方法。