JP2001347433A

JP2001347433A - 吸着システム

Info

Publication number: JP2001347433A
Application number: JP2000171145A
Authority: JP
Inventors: Takeji Shiokawa; 武次塩川; Teruya Mikawa; 光弥三川; Takashi Matsumoto; 隆松本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】基板等の固定性を向上して、加工精度の向上す
る吸着システムを提供することにある。【解決手段】吸着部品２０，３０は、被加工材７０と接
触する部分に吸引パス２４，３４を有している。吸引パ
ス２４，３４と被加工材７０が接触した状態で、吸引部
６２を動作させて、吸引パス２４，３４から吸引するこ
とにより、被加工材７０を吸着する。吸着部品２０，３
０は、吸引パス２４，３４の外周であって、被加工材７
０と接触する位置に形成された通気パス２６，３６を備
えている。通気パス２６，３６には、エアーが供給され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路基板等を
切断，穴あけ等の加工する際に、電子回路基板等を真空
吸着して固定保持する吸着システムに係り、特に、レー
ザビームにより加工する際に用いるに好適な吸着システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、基板等を切断加工する際に
は、その固定方去として、クランプもしくは真空吸着が
一般的に用いられている。ここで、基板表面に、メッ
キ，薄膜等が形成されている場合、強い圧力で固定する
クランプ方法は使用できないため、一般に、真空吸着方
式が使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真空吸
着方式を用いて、レーザビーム加工により切断や穴開け
等の加工をする場合では、切断加工部周辺から発生した
切断粉が、真空固定部の僅かな隙間から、負圧となって
いる真空吸着部に吸引され、真空吸着部の周辺に付着す
る。また、引き込まれた切断粉は、真空ポンプ等に滞留
し、フィルターのめ詰まり等によって真空吸引力が低下
する。その結果、基板等を真空吸着により固定する際の
固定性が悪化し、基板等の位置ズレを引き起こすため、
加工精度が低下するという問題があった。また、基板の
下部に切断粉等が付着すると、切断粉を除去する工程が
必要となり、切断のための工程が増加することになる。

【０００４】本発明の目的は、基板等の固定性を向上し
て、加工精度の向上する吸着システムを提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、被加工材と接触する部分に吸引パ
スを有し、この吸引パスと被加工材が接触した状態で、
吸引パスから吸引することにより、被加工材を吸着する
吸着部品を有する吸着システムにおいて、上記吸着部品
は、上記吸引パスの外周であって、上記被加工材と接触
する位置に形成された通気パスを備え、この通気パスに
エアーを供給するようにしたものである。かかる構成に
より、通気パスの圧力が高いため、切断粉等は吸引パス
に吸引されにくくなり、基板等の固定性を向上して、加
工精度の向上し得るものとなる。

【０００６】（２）上記（１）において、好ましくは、
さらに、上記通気パスは、上記被加工材との隙間から外
部にエアーを噴き出す噴き出し部を備えるようにしたも
のである。かかる構成により、被加工材の裏面への切断
粉等の付着を防止し得るものとなる。

【０００７】（３）上記（２）において、好ましくは、
上記噴き出し部の断面積は、上記通気パスに連通するエ
アー流路の断面積よりも小さくしたものである。かかる
構成により、噴き出し部から噴き出すエアーの流速を早
めて、さらに、被加工材の裏面への切断粉等の付着を防
止し得るものとなる。

【０００８】（４）上記（２）において、好ましくは、
上記通気パスには、圧縮エアーを供給するようにしたも
のである。かかる構成により、噴き出し部から噴き出す
エアーの流速を早めて、さらに、被加工材の裏面への切
断粉等の付着を防止し得るものとなる。

【０００９】（５）上記（１）において、好ましくは、
上記通気パスに連通する空気溜まり部を備えるようにし
たものである。かかる構成により、噴き出し部から噴き
出すエアーの圧力を均一化し得るものとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、本発
明の第１の実施形態による吸着システムの構成について
説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による吸着
システムの断面図であり、図２は、本発明の第１の実施
形態による吸着システムの要部断面を示す平面図であ
り、図３は、本発明の第１の実施形態による吸着システ
ムの要部拡大断面図である。

【００１１】最初に、図１を用いて、本実施形態による
吸着システムの全体構成について説明する。吸着容器１
０の内部には、２つの吸着部品２０，３０が固定されて
いる。吸着容器１０は、上面が開口した箱形の容器であ
る。吸着容器１０は、配管４０を介して、フィルタユニ
ット５０に接続されている。フィルタユニット５０は、
さらに、配管４２を介して、真空ポンプ等の真空源や集
塵機等の吸引部６０に接続されている。

【００１２】吸着部品２０，３０は、柱状の部材であ
り、その内部には、それぞれ、真空引き穴２２，３２が
形成されている。真空引き穴２２，３２は、配管４４を
介して、真空ポンプ等の真空源や集塵機等の吸引部６２
に接続されている。また、吸着部品２０，３０の上面に
は、それぞれ、吸引パス２４，３４が形成されている。

【００１３】ここで、図２を用いて、吸引パス２４，３
４の形状について説明する。図２に示すように、吸引パ
ス２４と吸引パス３４とは、それぞれ、同じ形状である
ので、ここでは、吸引パス２４を例にして説明する。吸
引パス２４は、真空引き穴２２の上端部に連結してお
り、十字形に配置された４本の吸引パス２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ，２４ｄと、これらの吸引パス２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ，２４ｄの外周端部に連結しており、互いに
両端部で接続されることにより、四角形に配置された吸
引パス２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈとから構成され
ている。即ち、吸引パス２４は、８本の吸引パス２４
ａ，…，２４ｈを田の字形に配列して構成されている。

【００１４】図１に示すように、吸着部品２０，３０の
上面に、加工対象物である被加工材７０を載置した状態
で、吸引部６２を動作させて、真空引きすることによ
り、真空引き穴２２，３２及び吸引パス２４，３４の内
部の圧力が低下し、被加工材７０は、吸着部品２０，３
０の上面に真空吸着され、固定される。配管４４の内部
の圧力は、大気圧をほぼ１気圧とするとき、例えば、
０．２気圧程度に真空引きされる。

【００１５】被加工材７０の上部には、レーザヘッド８
０が備えられる。レーザヘッド８０は、圧縮エアー導入
部８２を備えており、レーザヘッド８０の先端からは、
レーザ光が出射されるとともに、圧縮エアーも噴出す
る。レーザヘッド８０から出たレーザ光は、集光され、
被加工材７０に照射されることにより、被加工材７０を
切断する。被加工材７０は、例えば、乾燥された未焼結
のアルミナのグリーンシートである。レーザ光Ｌの照射
により、被加工材７０が切断されるとともに、被加工材
７０の下の空間９０（吸着容器１０と被加工材７０との
間に形成される空間９０）には、レーザヘッド８０から
噴出した圧縮エアーによって、切断粉が噴き出される。
一方、空間９０の内部は、吸引部６０によって吸引され
ているため、空間９０の内部の切断粉は、吸引部６０に
よって吸引され、フィルタユニット５０の内部のフィル
タによって捕捉される。配管４０の内部の圧力は、例え
ば、０．４〜０．６気圧となるように、吸引部６０によ
って吸引されている。

【００１６】ここで、吸引パス２４，３４の圧力は、配
管４４の圧力Ｐ１（例えば、０．２気圧）に等しく、空
間９０の圧力は、配管４０の圧力Ｐ２（例えば、０．４
〜０．６気圧）に等しくなっている。従って、レーザヘ
ッド８０による被加工材７０の切断部と吸引パス２４，
３４の間には、圧力差（Ｐ２−Ｐ１）による圧力勾配が
生じている。なお、実際には、被加工材７０が切断され
ることによって、大気が被加工材７０の切断部から侵入
するため、被加工材７０の周囲の圧力は大気圧に近いた
め、圧力差はさらに大きくなっている。従って、従来の
方式では、この圧力差によって、空間９０に浮遊する切
断粉が、吸引パス２４，３４に吸引されることになる。

【００１７】それに対して、本実施形態においては、吸
着部品２０，３０の上面に、通気パス２６，３６を設け
ている。通気パス２６，３６は、吸着部品２０，３０の
内部に形成された連通パス２８，３８及び配管４６を介
して、大気に連通している。ここで、図２を用いて、通
気パス２６，３６の形状について説明する。なお、通気
パス２６と通気パス３６の形状は同じ物であるため、こ
こでは、通気パス２６を例にして説明する。通気パス２
６は、吸引パス２４の外周側に四角形状に形成されてい
る。

【００１８】ここで、図３を用いて、通気パス２６，３
６を用いたことによる効果について説明する。図３に示
すように、吸引パス２４，３４と、空間９０の間には、
通気パス２６，３６が設けられている。ここで、吸引パ
ス２４，３４の圧力を、Ｐ１（例えば、０．２気圧）と
し、空間９０の圧力が、Ｐ２（例えば、０．４〜０．６
気圧）とするとき、通気パス２６，３６の圧力Ｐ３は、
大気圧（ほぼ１気圧）となっている。従って、通気パス
２６，３６の圧力Ｐ３は、空間９０の圧力がＰ２よりも
高いため、空間９０に浮遊する切断粉が、吸引パス２
４，３４に吸引されることを防止できる。なお、実際に
は、被加工材７０が切断されることによって、大気が被
加工材７０の切断部から侵入するため、被加工材７０の
周囲の圧力は大気圧に近くなるが、それでも、通気パス
２６，３６の圧力Ｐ３は、空間９０の圧力がＰ２よりも
高いため、空間９０に浮遊する切断粉が、吸引パス２
４，３４に吸引されることを防止できる。

【００１９】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、切断粉が吸引パス２４，３４に吸引されることを防
止できるので、切断粉は、真空ポンプ等に滞留して、真
空吸引力が低下することを防止でき、基板等を真空吸着
により固定する際の固定性を向上することができる。し
たがって、基板等の位置ズレも生じないため、加工精度
を向上することができる。また、基板の下部に切断粉等
が付着しないので、切断粉を除去する工程も不要とする
ことができる。

【００２０】次に、図４及び図５を用いて、本発明の第
２の実施形態による吸着システムの構成について説明す
る。図４は、本発明の第２の実施形態による吸着システ
ムの断面図であり、図５は、本発明の第２の実施形態に
よる吸着システムの要部拡大断面図である。なお、図１
〜図３と同一符号は、同一部分を示している。

【００２１】図４に示す本実施形態の吸着システムの主
たる構成は、図１〜図３に示したものと同様である。本
実施形態においては、配管４６にポンプ１００を接続す
るとともに、連通パス２８，３８を介して、通気パス２
６，３６に圧縮エアーを供給するとともに、吸引パス２
４，３４から空間９０に対して、圧縮エアーを噴出する
ようにしている。そのため、吸着部品２０’，３０’の
上面に、圧縮エアー噴出用の溝を形成している。

【００２２】ここで、図５を用いて、圧縮エアー噴出用
の溝の構成について説明する。図５に示すように、吸着
部品２０’，３０’の上面の外周側の端部には、圧縮エ
アー噴出用の溝２９，３９を形成している。溝２９，３
９は、通気パス２６，３６の外周側の上面に形成されて
いる。ここで、溝２９，３９の高さをＨとし、溝２９，
３９の全長（溝２９，３９は通気パス２６，３６の外周
に四角形状に形成されているので、その四角形状の全
長）をＬとすると、断面積はＨ・Ｌとなる。一方、連通
パス２８，３８及び配管４６は、円形状の断面形状を有
し、その半径ｒとすると、連通パス２８，３８及び配管
４６の断面積は、π・ｒ²である。そして、本実施形態
においては、溝２９，３９の断面積Ｈ・Ｌが、連通パス
２８，３８及び配管４６の断面積π・ｒ²よりも小さく
している。即ち、溝２９，３９は絞り機構となっている
ので、連通パス２８，３８及び配管４６中の流速に対し
て、溝２９，３９から流出するエアーの流速を高めてい
る。具体的には、例えば、連通パス２８，３８及び配管
４６の内径はφ４ｍｍ（ｒ＝２ｍｍ）とし、溝２９，３
９の全長Ｌが１６０ｍｍのとき、溝２９，３９の高さＨ
（エアー噴き出し部の隙間量）を、５０μｍとしてい
る。

【００２３】なお、本実施形態においては、ポンプ１０
０を用いて、圧縮エアを配管４６に供給するものとして
いるが、ポンプ１００を用いない場合でも、溝２９，３
９による絞り機構を設けることにより、溝２９，３９か
らエアーを噴出させることができ、また、溝２９，３９
の圧力を、空間９０の圧力よりも高くすることができる
ため、前述した実施形態よりもさらに、切断粉が吸引パ
ス２４，３４に侵入することを防止することができる。
ここで、ポンプ１００を用いることにより、さらに、溝
２９，３９における圧力を空間９０よりも高くすること
ができるので、さらに、切断粉が吸引パス２４，３４に
侵入することを防止することができる。また、溝２９，
３９からエアーを噴出させることにより、噴出したエア
は、被加工材７０の下面に沿って流れるため、被加工材
７０の下面に切断粉が付着することを防止することもで
きる。

【００２４】また、溝２９，３９から噴き出す圧縮エア
ーの流速が早くなっているため、その圧力も、ポンプ１
００から圧送されるエアーの圧力より高くなっている。
従って、溝２９，３９では、図５に示す状態において、
被加工材７０を上方に持ち上げる圧力が作用している。
従って、この圧力があまり大きくなると、吸着部品２
０，３０に吸着固定されている被加工材７０が浮き上が
ることとなり、加工時の位置ズレを生じさせることとな
る。溝２９，３９の幅Ｗ（エアー噴き出し部の長さ）を
長くすると、それだけ被加工材７０を持ち上げようとす
る圧力が大きくなるため、あまり長くすることができな
いものである。本実施形態では、溝２９，３９の幅Ｗ
は、０．３ｍｍ以下としている。なお、止め栓２３，３
３は、連通パス２８，３８の切削加工時に設けられた開
口部を塞ぐために用いられている。

【００２５】以上のようにして、本実施形態によれば、
さらに、切断粉が吸引パス２４，３４に吸引されること
を防止できるので、切断粉は、真空ポンプ等に滞留し
て、真空吸引力が低下することを防止でき、基板等を真
空吸着により固定する際の固定性を向上することができ
る。したがって、基板等の位置ズレも生じないため、加
工精度を向上することができる。また、基板の下部に切
断粉等が付着しないので、切断粉を除去する工程も不要
とすることができる。また、溝から噴出したエアによっ
て、被加工材の下面に切断粉が付着することを防止する
こともできる。

【００２６】次に、図６を用いて、本発明の第３の実施
形態による吸着システムの構成について説明する。図６
は、本発明の第３の実施形態による吸着システムの要部
拡大断面図である。なお、図１〜図５と同一符号は、同
一部分を示している。

【００２７】本実施形態による吸着システムの全体構成
は、図４に示したものと同様である。但し、本実施形態
による吸着システムでは、圧縮エアー噴出用の溝の構成
において、図５に示したものと異なるため、その点を中
心として説明する。本実施形態においては、吸着部品２
０”，３０”は、それぞれ、空気溜まり空間２５，３５
と、プレートカバー２７，３７を備えている。プレート
カバー２７，３７は、吸着部品２０”，３０”の上部外
周部に、取り付けられている。プレートカバー２７，３
７は、図示の上下方向に摺動可能であるとともに、ネジ
等によって吸着部品２０”，３０”に固定することがで
きる。吸着台２０”，３０”に吸着個体された被加工材
７０とプレートカバー２７，３７の上端部の間には、圧
縮エアー噴き出し部２９’３９’が形成される。上述し
たように、プレートカバー２７，３７は、上下方向にス
ライド可能であるため、圧縮エアー噴き出し部２９’，
３９’の高さＨ’（エアー噴き出し部の隙間量）を調整
することができる。被加工材７０の裏面への切断粉の付
着の程度を見ながら、プレートカバー２７，３７は、上
下方向にスライドして、圧縮エアー噴き出し部２９’，
３９’の高さＨ’（エアー噴き出し部の隙間量）を調整
することにより、切断粉の付着量を低減するように隙間
量を最適調整することが可能となる。

【００２８】また、空気溜まり部２５，３５は、吸着部
品２０”，３０”の上部外周部に形成された溝であり、
プレートカバー２７，３７を取り付けることにより、連
通パス２８，３８及び配管４６の断面積よりも大きな断
面積を有する空間が形成される。ポンプ１００から圧送
されたエアーが一旦空気溜まり部２５，３５に蓄積され
ることにより、吸着部品２０”，３０”の外周部に形成
された空気溜まり部２５，３５において、圧力が均一化
される。その結果、吸着部品２０”，３０”の上部外周
部と被加工材７０の間に形成されるエアー噴き出し部２
９’，３９’から噴き出すエアーが一部のみ圧力が高い
ことにより、被加工材７０が浮き上がるのを防止でき
る。また、圧力が均一化されることにより、噴き出すエ
アーの圧力を均一化することができる。

【００２９】以上のようにして、本実施形態によれば、
第１，第２の実施の形態の効果に加えて、エアー噴き出
し溝の高さを調整可能とできるため、被加工材の下面に
切断粉が付着することをさらに防止することもできる。

【００３０】また、空気溜まり部を設けることにより、
被加工材の浮き上がりを防止し、また、噴き出すエアー
の圧力を均一化できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、基板等の固定性を向上
して、加工精度の向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による吸着システムの
断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態による吸着システムの
要部断面を示す平面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態による吸着システムの
要部拡大断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態による吸着システムの
断面図である。

【図５】本発明の第２の実施形態による吸着システムの
要部拡大断面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態による吸着システムの
要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１０…吸着容器２０，３０…吸着部品２２，３２…真空引き穴２４，３４…吸引パス２５，３５…空気溜り空間２６，３６…通気パス２７，３７…プレートカバー４０，４２，４４，４６…配管５０…フィルターユニット６０，６２…吸引部７０…被加工材８０…レーザーヘッド８２…圧縮エアー導入部９０…容器内空間１００…ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本隆神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所エンタープライズサーバ事業部内Ｆターム(参考） 3C016 DA03 4E068 CE09 CH05 DA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工材と接触する部分に吸引パスを有
し、この吸引パスと被加工材が接触した状態で、吸引パ
スから吸引することにより、被加工材を吸着する吸着部
品を有する吸着システムにおいて、上記吸着部品は、上記吸引パスの外周であって、上記被
加工材と接触する位置に形成された通気パスを備え、この通気パスにエアーを供給することを特徴とする吸着
システム。
【請求項２】請求項１記載の吸着システムにおいて、さ
らに、上記通気パスは、上記被加工材との隙間から外部にエア
ーを噴き出す噴き出し部を備えることを特徴とする吸着
システム。
【請求項３】請求項２記載の吸着システムにおいて、上記噴き出し部の断面積は、上記通気パスに連通するエ
アー流路の断面積よりも小さくしたことを特徴とする吸
着システム。
【請求項４】請求項２記載の吸着システムにおいて、上記通気パスには、圧縮エアーを供給することを特徴と
する吸着システム。
【請求項５】請求項２記載の吸着システムにおいて、上記通気パスに連通する空気溜まり部を備えることを特
徴とする吸着システム。