JP6552344B2

JP6552344B2 - 加工装置

Info

Publication number: JP6552344B2
Application number: JP2015173974A
Authority: JP
Inventors: 北野　孝之; 孝之北野
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2035-09-03
Also published as: JP2017047514A

Description

本発明は、板状の被加工物を加工する加工装置に関する。

半導体やセラミック、樹脂等の材料でなる板状の被加工物を加工する際には、例えば、回転する砥石を備えたダイサー（切削装置）やグラインダー（研削装置）等の加工装置が使用される。これらの加工装置では、加工によって発生する加工屑を装置外に飛散させないように、砥石が装着された加工ユニット等の構成要素を密閉された加工室内に収容している。

ところで、上述のような加工装置で被加工物を加工する際には、被加工物の冷却や加工屑の排出等を目的として、純水等の加工液を加工点の近傍に供給する。供給された加工液の一部は、加工時に発生する熱等によってミスト状に変化し、加工室内の雰囲気とともに排気管等を通じて装置の外部へと排出される。

このような加工装置では、被加工物の加工精度を維持できるように、各構成要素の温度を許容範囲内に制御する必要がある。そのため、例えば、加工液は、熱交換を利用した温度調整ユニットで所定の温度に冷却された後、加工点へと供給される（例えば、特許文献１参照）。また、高温になり易い可動部や電子部品等は、空冷又は水冷されている。

特開２０００−９９１６３号公報

しかしながら、上述のような冷却には、コストの点で改善の余地がある。本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷却に要するコストを低く抑えることのできる加工装置を提供することである。

本発明によれば、加工液を供給しながら被加工物を加工する加工手段と、被加工物と該加工手段とを収容する加工室と、被加工物の加工時に発生するミスト状の該加工液を含む雰囲気を該加工室から排出する排出手段と、を備え、該排出手段は、ミスト状の該加工液を含む雰囲気が通過する排気管と、該排気管に沿って設けられた流体冷却流路と、を含み、ミスト状の該加工液の気化熱で冷却された該排気管を冷却源として、該流体冷却流路を流れる流体を冷却することを特徴とする加工装置が提供される。

また、本発明の加工装置は、該流体を用いる冷却手段を更に備えることが好ましい。

本発明に係る加工装置では、加工室の外部へと排出されるミスト状の加工液が気化する際の気化熱を利用して流体を冷却するので、この流体を用いて対象を効率よく冷却できる。その結果、対象の冷却に要するコストを低く抑えることができる。

加工装置の構成例を模式的に示す図である。排気ユニットの構成例を模式的に示す図である。排気管の内部の構造を模式的に示す斜視図である。定温化ユニットの一部を模式的に示す図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る加工装置の構成例を模式的に示す図である。なお、本実施形態では、板状の被加工物を切削するダイサー（切削装置）を例に挙げて説明するが、本発明の加工装置は、グラインダー（研削装置）等でも良い。

図１に示すように、本実施形態に係る加工装置２は、各構成要素を支持する基台４を備えている。基台４の上方には、基台４の上部を覆う筐体６が設けられている。筐体６の内部には、加工室が形成されており、板状の被加工物（不図示）を切削する切削ユニット（加工手段）８が収容されている。

筐体６の前方下部には、筐体６の内部と外部とを繋ぐ開口が形成されるとともに、この開口を閉じる扉６ａ，６ｂが取り付けられている。被加工物は、開口を通じて筐体６の内部へと搬送され、加工室に収容される。

この加工装置２で加工（切削）される被加工物は、例えば、半導体やセラミック、樹脂等の材料でなる板状の基板であり、その表面側には、ストリートと呼ばれる加工予定ラインが設定されている。加工装置２は、この加工予定ラインに沿って被加工物を加工（切削）する。

切削ユニット８は、円環状の切削ブレード１０を備えている。切削ブレード１０は、概ね水平に支持されたスピンドル（不図示）の一端側に装着されている。スピンドルの他端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、切削ブレード１０は、この回転駆動源から伝達される回転力によって回転する。

切削ユニット８は、割り出し送り機構（不図示）及び昇降機構（不図示）に支持されている。切削ユニット８は、この割り出し送り機構によって、スピンドルに平行な割り出し送り方向に移動するとともに、昇降機構によって、鉛直方向に移動する。

切削ユニット８の近傍には、チャックテーブル１２が配置されている。チャックテーブル１２は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１２の下方には、加工送り機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル１２は、この加工送り機構によって、割り出し送り方向に垂直な加工送り方向に移動する。

チャックテーブル１２の上面は、被加工物を吸引、保持する保持面となっている。この保持面は、チャックテーブル１２の内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。

筐体６の前面６ｃには、ユーザーインターフェースとなるタッチパネル式のモニタ１４が設けられている。このモニタ１４は、加工装置２の制御ユニット（不図示）に接続されている。制御ユニットは、切削ユニット８、チャックテーブル１２、回転駆動源、加工送り機構、割り出し送り機構等に接続されており、モニタ１４を通じて設定される加工条件等に基づいて、上述した各構成要素の動作を制御する。

切削ブレード１０の近傍には、純水等の加工液を供給するノズル９が設置されている。このノズル９は、加工液供給路１６、定温化ユニット１８等を介して加工液供給源２０に接続されており、定温化ユニット１８で所定の温度に調整された加工液を、被加工物や切削ブレード１０に供給する。

ノズル９から供給された加工液の一部は、加工点で発生する熱等によってミスト状に変化し、加工室内に拡散する。筐体６の後面６ｄ（図２参照）には、このミスト状の加工液を加工室内の雰囲気とともに外部へと排出する排気ユニット（排出手段）２２が接続されている。

図２は、排気ユニット２２の構成例を模式的に示す図である。図２に示すように、排気ユニット２２は、上流側を筐体６の後面６ｄに接続された排気管２４を備えている。排気管２４の上流側又は下流側には、排気用のファン（不図示）が設けられており、ミスト状の加工液を含む加工室内の雰囲気１１は、この排気管２４を通じて外部へと排出される。

ところで、上述したミスト状の加工液は、排気管２４を通過する際に蒸発（気化）して周囲の熱を奪う。そこで、本実施形態に係る加工装置２では、このミスト状の加工液の気化熱を利用して、定温化ユニット１８で加工液を冷却する。これにより、加工液の冷却に要するコストを低減できる。

排気ユニット２２は、熱媒体となる流体１３を冷却する流体冷却流路２６を備えている。この流体冷却流路２６は、例えば、排気管２４の外壁に巻き付くコイル状に形成されており、気化熱で冷却された排気管２４を冷却源として流体１３を冷却する。流体１３としては、比熱の大きい水等の液体を用いることが望ましい。これにより、流体１３による高い熱伝達効率を実現して冷却に要するコストを更に低減できる。

また、流体冷却流路２６は、熱伝導性の良いアルミニウム等の材質で形成されることが望ましい。これにより、内部の流体１３を効率よく冷却できる。ただし、流体冷却流路２６の材質、形状等に制限はない。流体冷却流路２６は、少なくとも、上述した気化熱を利用できる態様で排気管２４に沿って設けられていれば良い。

図３は、排気管２４の内部の構造を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、排気管２４の内部には、複数のフィン２４ａが設けられている。このフィン２４ａは、流体冷却流路２６の近傍に配置されており、気化熱の伝導に係る面積を増大させる。これにより、気化熱を効率よく用いて排気管２４を冷却できる。なお、フィン２４ａの材質、形状等に制限はない。また、フィン２４ａを省略することもできる。

流体冷却流路２６は、図１に示す流体流路２８を介して、定温化ユニット１８に接続されている。定温化ユニット１８から流体流路２８（往路）を通じて流体冷却流路２６に供給される流体１３は、流体冷却流路２６で冷却された後、流体流路２８（復路）を通じて定温化ユニット１８に戻される。

図４は、定温化ユニット１８の一部を模式的に示す図である。図４に示すように、本実施形態の定温化ユニット１８は、冷媒１５の相変化を利用して加工液１７を冷却する冷却ユニット（冷却手段）３０を含んでいる。この冷却ユニット３０は、冷媒１５を循環させる冷媒循環路３２を備えている。冷媒循環路３２には、気体の冷媒１５を圧縮して液化させるコンプレッサー３４が接続されている。

コンプレッサー３４で液化された高温の冷媒１５は、冷媒循環路３２を通じて第１の熱交換器３６へと送られる。第１の熱交換器３６は、流体流路２８を介して流体冷却流路２６に接続されており、気化熱によって冷却された流体１３との熱交換により冷媒１５を冷却する。なお、熱交換に使用された流体１３は、流体流路２８を通じて流体冷却流路２６へと再び送られる。

第１の熱交換器３６で冷却された冷媒１５は、冷媒循環路３２を通じて第２の熱交換器３８へと送られる。第２の熱交換器３８は、加工液供給源２０に接続されており、エバポレーター（不図示）等で気化、冷却された冷媒１５との熱交換によって加工液１７を冷却する。なお、熱交換に使用された冷媒１５は、冷媒循環路３２を通じてコンプレッサー３４へと送られ、再び圧縮、液化される。

第２の熱交換器３８で冷却された加工液１７は、例えば、室温の加工液１７と混合され、任意の温度に調整される。調整された加工液１７は、加工液供給路１６を通じてノズル９へと送られ、被加工物の加工時に使用される。

例えば、従来の加工装置では、第１の熱交換器３６に室温の水を多量に供給することで冷媒１５を冷却していた。これに対して、本実施形態に係る加工装置２では、気化熱によって冷却された流体１３を使用するので、第１の熱交換器３６に多量の水を供給する必要がない。つまり、本実施形態に係る加工装置２では、水の使用量を大幅に減らしてコストを低減できる。

なお、従来の加工装置では、気温とともに水（代表的には、水道水）の温度が上昇したり、加工装置が設置されている部屋（例えば、クリーンルーム）の温度（室温）が高くなったりすると、冷却能力を維持するために水の使用量を増加させなくてはならなかった。よって、暑い季節、地域では、水の使用量が増えてコストがさらに増大するという問題があった。

これに対して、本実施形態の加工装置２では、従来のように大量の水（水道水）を用いることなく加工液１７を冷却するので、暑い季節、地域であっても、冷却に要するコストが増大することはない。つまり、本実施形態の加工装置２は、特に、暑い季節、地域での使用に向いている。

このように、本実施形態に係る加工装置２では、加工室の外部へと排出されるミスト状の加工液が気化する際の気化熱を利用して流体１３を冷却するので、この流体１３を用いて加工液１７（対象）を効率よく冷却できる。その結果、加工液１７の冷却に要するコストを低く抑えることができる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態の加工装置２では、気化熱によって冷却された流体１３を加工液１７の冷却に用いているが、冷却された流体１３を、電子部品や他の対象を冷却する際に用いても良い。

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２加工装置
４基台
６筐体
６ａ，６ｂ扉
６ｃ前面
６ｄ後面
８切削ユニット（加工手段）
９ノズル
１０切削ブレード
１２チャックテーブル
１４モニタ
１６加工液供給路
１８定温化ユニット
２０加工液供給源
２２排気ユニット（排出手段）
２４排気管
２４ａフィン
２６流体冷却流路
２８流体流路
３０冷却ユニット（冷却手段）
３２冷媒循環路
３４コンプレッサー
３６第１の熱交換器
３８第２の熱交換器
１１雰囲気
１３流体
１５冷媒
１７加工液

Claims

加工液を供給しながら被加工物を加工する加工手段と、
被加工物と該加工手段とを収容する加工室と、
被加工物の加工時に発生するミスト状の該加工液を含む雰囲気を該加工室から排出する排出手段と、を備え、
該排出手段は、
ミスト状の該加工液を含む雰囲気が通過する排気管と、
該排気管に沿って設けられた流体冷却流路と、を含み、
ミスト状の該加工液の気化熱で冷却された該排気管を冷却源として、該流体冷却流路を流れる流体を冷却することを特徴とする加工装置。
該流体を用いる冷却手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。