CN101521171B

CN101521171B - 切削刀片检测机构

Info

Publication number: CN101521171B
Application number: CN2009100042893A
Authority: CN
Inventors: 松冈伸太郎
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: JP5172383B2; CN101521171A; JP2009196064A

Abstract

本发明提供一种切削刀片检测机构，其无需使发光部和受光部相对于切削刀片的切削刃始终定位于适当的位置。切削刀片检测机构使用于切削装置，其包括：发光构件，其具有配设在切削刀片轴向的一侧的发光部；和受光构件，其具有配设在切削刀片轴向的另一侧的受光部；发光构件包括发光元件、光分散元件和第一光纤束，受光构件包括受光元件和第二光纤束，发光部由发光直列体构成，该发光直列体是将从第一光纤束分别分出的多条光纤以覆盖整个切削刃的方式在半径方向上直列地配设而构成，受光部由受光直列体构成，该受光直列体是将从第二光纤束分别分出的多条光纤以覆盖整个切削刃的方式、分别与发光直列体的各光纤对置地在半径方向上直列地配设而构成。

Description

切削刀片检测机构

技术领域

本发明涉及一种切削装置中的切削刀片检测机构。

背景技术

关于在表面上形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(LargeScale Integration：大规模集成电路)等数量众多的器件、并且一个个器件被分割预定线(间隔道)划分开来的半导体晶片，在通过磨削装置对背面进行磨削而加工至预定厚度之后，利用切削装置(切割装置)切削分割预定线，从而分割成一个个器件，并利用于移动电话、个人计算机等电气设备。

切削装置至少包括：保持半导体晶片的卡盘工作台；和对保持于该卡盘工作台上的晶片进行切削的切削构件，该切削装置能够将半导体晶片高精度地分割成一个个器件。

在切削构件上配设有切削刀片检测机构，该切削刀片检测机构的发光构件的发光部和受光构件的受光部以夹着切削刀片的切削刃的方式被定位，该切削刀片检测机构根据受光构件的受光元件接收的光量的变化来检测切削刃的崩刃或磨损。构成为在切削刀片检测机构检测到了切削刃的崩刃或磨损的情况下，能够适当地更换切削刀片。

由于有时因切削产生的切屑会附着在发光部和受光部的端面上而无法适当地检测出切削刃的崩刃或磨损，因此以往在更换切削刀片时，要通过例如日本实用新型登记公报第2511370号中公开的清洁工具来清洗发光部和受光部的端面。

专利文献1：日本实用新型登记公报第2511370号

但是，切削刀片的切削刃从切削刀片的圆形基座凸出大约1～2mm，当以直径约为1mm左右的光束构成切削刀片检测机构时，为了检测切削刃的破损或磨损，必须跟随切削刃的磨损定期地向切削刀片的中心方向移动发光部的端面和受光部的端面，以将发光部的端面和受光部的端面定位在切削刃的前端附近。由于以往是通过旋转调整螺钉来由操作员手动地进行所述作业，所以存在不胜其烦的问题。

发明内容

本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于提供一种无需使发光部和受光部相对于切削刀片的切削刃始终定位于适当的位置的切削刀片检测机构。

根据本发明，提供一种切削刀片检测机构，其使用于切削装置，该切削装置包括：卡盘工作台，其保持被加工物；和切削构件，切削刀片以能够旋转的方式安装于该切削构件，上述切削刀片在外周具有对保持于上述卡盘工作台的被加工物进行切削的切削刃，该切削刀片检测机构的特征在于，

该切削刀片检测机构包括：

发光构件，其具有发光部，该发光部与上述切削刃对置地配设在上述切削刀片的轴向的一侧；和

受光构件，其具有受光部，该受光部与上述发光部对置地配设在上述切削刀片的轴向的另一侧；

上述发光构件包括：

发光元件；

光分散元件，其将上述发光元件的出射光分散并使其平均化；和

第一光纤束，其传输来自上述光分散元件的光，由多条光纤集束而成，

上述受光构件包括：

受光元件；和

第二光纤束，其与上述受光元件连接，由多条光纤集束而成，

上述发光部由发光直列体构成，该发光直列体是将从上述第一光纤束分别分出的多条光纤以覆盖上述切削刀片的整个上述切削刃的方式、彼此相邻地在半径方向上直列地配设起来而构成，

上述受光部由受光直列体构成，该受光直列体是将从上述第二光纤束分别分出的多条光纤以覆盖上述切削刀片的整个上述切削刃的方式、分别与上述发光直列体的各光纤对置地在半径方向上直列地配设起来而构成。

根据本发明的切削刀片检测机构，由于以覆盖切削刀片的整个切削刃的方式使多条光纤彼此相邻地在半径方向上直列地配设，从而构成了发光部和受光部，因此，在切削刃磨损之前，完全不需要调整发光部和受光部的位置。

此外，由于在发光元件和发光部之间设置有光分散元件，所以能够使从发光元件射出的光在光分散元件内分散从而使光量均匀化，因此从发光部射出的光量不会产生局部不均。

附图说明

图1是切削装置的外观立体图。

图2是表示与框架成为一体的晶片的立体图。

图3是切削构件的分解立体图。

图4是切削构件的立体图。

图5是表示切削刀片检测机构的机构部的结构的图。

图6是表示本发明实施方式的切削刀片检测机构的整体结构的示意图。

图7是表示切削经过时间和受光元件的电流值之间的关系的曲线图。

图8是表示在切削刃上检测到崩刃的情况下的切削经过时间和受光元件的电流值之间时关系的曲线图。

标号说明

2：切削装置；18：卡盘工作台；24：切削构件；26：主轴；28：切削刀片；28a：切削刃；60：切削刀片检测机构；64：发光构件(发光组件)；66：发光元件；68：光分散元件；70：第一光纤束；72：光纤；74：发光部；78：受光构件(受光组件)；80：受光元件；82：第二光纤束；84：光纤；86：受光部。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1表示能够将晶片切割开从而分割成一个个芯片(器件)的切削装置(切割装置)2的外观。

在切削装置2的前表面侧设置有操作构件4，该操作构件4用于由操作员输入加工条件等对装置的指示。在装置上部设置有CRT等的显示构件6，显示构件6显示对操作员的引导画面或由下述摄像构件拍摄到的图像。

如图2所示，在切割对象即晶片W的表面上，正交地形成有第一间隔道S1和第二间隔道S2，大量器件D被第一间隔道S1和第二间隔道S2划分开地形成在晶片W上。

晶片W粘贴在作为粘贴带的切割带T上，切割带T的外周缘部粘贴在环状框架F上。由此，晶片W成为经切割带T支承在框架F上的状态，在图1所示出的晶片盒8中收纳有多块(例如25块)晶片。晶片盒8载置于能够上下移动的盒升降机9上。

在晶片盒8的后方配设有搬出搬入构件10，该搬出搬入构件10从晶片盒8中搬出切削前的晶片W，并且将切削后的晶片搬入到晶片盒8中。在晶片盒8和搬出搬入构件10之间设置有临时放置区域12，该临时放置区域12是临时载置作为搬出搬入对象的晶片的区域，在临时放置区域12中配设有使晶片W对准于固定位置的位置对准构件14。

在临时放置区域12的附近配设有搬送构件16，该搬送构件16具有吸附并搬送与晶片W成为了一体的框架F的回转臂，搬出至临时放置区域12的晶片W由搬送构件16吸附并搬送至卡盘工作台18上，所述晶片W被吸引在该卡盘工作台18上，并且利用多个固定构件(夹紧器)19来固定框架F，由此，所述晶片W被保持在卡盘工作台18上。

卡盘工作台18构成为能够旋转并且能够在X轴方向上往复移动，在卡盘工作台18的X轴方向的移动路径的上方，配设有检测晶片W的应切削的间隔道的校准构件20。

校准构件20具有对晶片W的表面进行摄像的摄像构件22，根据通过摄像获得的图像，通过图案匹配等处理能够检测出应切削的间隔道。由摄像构件22获得的图像显示在显示构件6中。

在校准构件20的左侧配设有对保持在卡盘工作台18上的晶片W实施切削加工的切削构件24。切削构件24与校准构件20一体地构成，并且两者联动地在Y轴方向和Z轴方向上移动。

切削构件24构成为在能够旋转的主轴26的前端安装有切削刀片28，并且该切削构件24能够在Y轴方向和Z轴方向上移动。切削刀片28位于摄像构件22的X轴方向的延长线上。

参照图3，表示切削构件24的分解立体图。图4是切削构件24的立体图。25是切削构件24的主轴壳体，在主轴壳体25中以能够旋转的方式收纳有由未图示的伺服马达驱动旋转的主轴26。切削刀片28是电铸刀片，其在外周部具有在镍母材中分散金刚石磨粒而形成的切削刃28a。

30是覆盖切削刀片28的刀片罩，在该刀片罩30上安装有沿着切削刀片28的侧面延伸的切削液喷嘴32。切削液经由管34供给到切削液喷嘴32。刀片罩30具有螺纹孔36、38。

40是装卸罩，其具有当安装在刀片罩30上时沿着切削刀片28的侧面伸长的切削液喷嘴42。切削液经由管44供给到切削液喷嘴42。

通过将螺钉48贯穿***到装卸罩40的圆孔46中并旋合到刀片罩30的螺纹孔36中，装卸罩40就固定在刀片罩30上。由此，如图4所示，切削刀片28的大致上半部分被刀片罩30和装卸罩40所覆盖。

50是具有圆孔52的刀片检测单元，通过将螺钉54经圆孔52旋合到刀片罩30的螺纹孔38中，上述刀片检测单元50就安装在刀片罩30上。在刀片检测单元50上安装有后述的切削刀片检测机构60，通过该切削刀片检测机构60来检测切削刀片28的切削刃28a的状态。

参照图1对这样构成的切削装置2的作用进行说明。关于收纳在晶片盒8中的晶片W，由搬出搬入构件10夹持框架F，使搬出搬入构件10移动向装置后方(Y轴方向)，并在临时放置区域12中解除所述夹持，由此晶片W被载置到临时放置区域12。然后，通过使位置对准构件14向彼此靠近的方向移动，晶片W被定位于固定的位置。

接着，由搬送构件16吸附框架F，通过搬送构件16的回转，与框架F成为一体的晶片W被搬送至卡盘工作台18上，并由卡盘工作台18保持。然后，使卡盘工作台18在X轴方向上移动，使晶片W定位在校准构件20的正下方。

在校准构件20检测应切削的间隔道的校准时的图案匹配中所使用的图像需要在切削前预先获得。所以，当晶片W定位在校准构件20的正下方时，摄像构件22对晶片W的表面进行摄像，并将拍摄到的图像显示在显示构件6上。

以下，对利用摄像构件22进行的校准的概要进行说明。切削装置2的操作员通过对操作构件4进行操作，来利用摄像构件22进行摄像，一边缓慢地移动在显示构件6上显示出的图像，一边搜索成为图案匹配的目标的关键图案(key pattern)。该关键图案利用了例如器件D中的电路的特征部分。

当操作员确定了关键图案时，包含该关键图案的图像被存储在切削装置2的校准构件20所具有的存储器中。此外，通过坐标值等求出该关键图案与间隔道S1、S2的中心线之间的距离，并将该值也存储在存储器中。

接着，通过在画面上缓慢地移动摄像图像，利用坐标值等求出相邻的间隔道与间隔道之间的间隔(间隔道间距)，并将间隔道间距的值也存储在校准构件20的存储器中。

在沿晶片W的间隔道进行切断时，利用校准构件20进行所存储的关键图案的图像与由摄像构件22实际拍摄所获得的图像的图案匹配。该图案匹配在沿着在X轴方向上延伸的同一间隔道S1相互分离的至少两个点上实施。

首先，一边在画面上缓慢地移动在A点拍摄到的图像，一边进行所存储的关键图案和实际图像的关键图案的图案匹配，在关键图案匹配了的状态下将画面固定。

在这样根据A点的摄像画面实施了图案匹配之后，在X轴方向上移动卡盘工作台18，然后在与A点在X轴方向上相距很远的B点进行图案匹配。

此时，不是从A点一口气移动至B点来进行图案匹配，而优选的是：根据需要在去向B点的移动中途的多个部位实施图案匹配，使卡盘工作台18稍稍旋转来进行θ修正，以便修正Y轴方向上的偏移，并最终在B点实施图案匹配。

当A点和B点处的图案匹配完成时，连接两个关键图案的直线与间隔道S1平行，通过使切削构件24在Y轴方向上移动相当于关键图案与间隔道S1的中心线之间的距离的量，来进行将要切削的间隔道与切削刀片28的位置对准。

在将要切削的间隔道与切削刀片28进行了位置对准的状态下，使卡盘工作台18在X轴方向上移动，并且在使切削刀片28高速旋转的同时使切削构件24下降，由此，进行了位置对准的间隔道被切削。

在利用切削刀片28切削间隔道时，在从切削液供给喷嘴32、42向切削刀片28和晶片W喷出切削液的同时，执行间隔道的切削。通过向切削刀片28喷出切削液，来使切削刀片28冷却。

使切削构件24在Y轴方向上每次分度进给相当于存储器中存储的间隔道间距的量的同时进行切削，由此将相同方向的间隔道S1全部切削。然后，将卡盘工作台18旋转90。之后进行与上述相同的切削，这样间隔道S2也全部被切削，从而分割成了一个个器件D。

关于完成了切削的晶片W，在使卡盘工作台18在X轴方向上移动之后，该晶片W被能够在Y轴方向上移动的搬送构件25把持并且搬送至清洗装置27。在清洗装置27中，一边使水从清洗喷嘴喷出一边使晶片W低速旋转(例如300rpm)，由此来清洗晶片。

清洗后，一边使晶片W高速旋转(例如3000rpm)一边使空气从空气喷嘴喷出，以使晶片W干燥，然后由搬送构件16吸附晶片W并返回至临时放置区域12，然后通过搬出搬入构件10使晶片W返回至晶片盒8的原来的收纳场所。

接着参照图5和图6，对切削刀片检测机构60的结构进行说明。如图5所示，切削刀片检测机构60包括：固定于刀片罩30的固定单元(刀片检测单元)50、和通过旋转调整螺钉55能够相对于固定单元50上下移动的移动单元62。

如图6所示，切削刀片检测机构60的发光构件(发光组件)64包括：发光元件66，其由发光二极管(LED)或激光二极管(LD)等构成；和光分散元件68，其与发光元件66连接，并且由将发光元件66的出射光分散并使其平均化的直径大的塑料光纤等构成。在光分散元件68上连接有第一光纤束70，该第一光纤束70由直径为例如0.24mm～0.27mm的多条塑料光纤72集束而成。

如图5所示，各光纤72的端部以光纤72的最小弯曲半径以上的弯曲半径向切削刀片28的切削刃28a方向弯曲，并设定为从各光纤72射出的出射光与切削刃28a垂直。

如图6所示，发光构件64的发光部74由发光直列体构成，该发光直列体是将从第一光纤束70分别分出的多条光纤72的端部以覆盖切削刀片28的整个切削刃28a的方式彼此相邻地在半径方向上直列地配设而成的。在发光部74上粘贴有由蓝宝石等形成的透明保护板76。

受光构件(受光组件)78包括：光电二极管(PD)等受光元件80、和与受光元件80连接的第二光纤束82。第二光纤束82由直径为例如0.24mm～0.27mm的多条塑料光纤84集束而成。

构成受光部86的各光纤84的端部以预定的曲率向切削刀片28的切削刃28a方向弯曲，受光部86的各光纤84配设成一对一地接收从发光部74的各光纤72射出的光。

即，受光部86由受光直列体构成，该受光直列体中，多个光纤84的端部以覆盖切削刀片28的整个切削刃28a的方式彼此相邻地在半径方向上直列地排列，各个光纤84接收来自构成发光部74的各光纤72的光。在受光部86上粘贴有由蓝宝石等构成的透明保护板88。

如图6所示，发光元件66和受光元件80与切削装置2的控制器90连接，发光元件66的发光量等参数由控制器90控制，通过受光元件80进行了光电转换的电信号被输入到控制器90中。

下面，对如上所述地构成的切削刀片检测机构60的作用进行说明。在切削刀片28旋转的状态下，控制器90驱动发光元件66。从发光元件66射出的光被光分散元件68分散而均匀化，并且均等地入射到构成第一光纤束70的各光纤72中。

其结果为，各个光均等地从发光部74的各光纤72射出，未被切削刀片28的切削刃28a遮挡的光被受光部86的光纤84接收。由此，在切削刀片28的切削刃28a未磨损的标号A所示的状态下，发光元件80接收的受光量少，随着不断磨损受光量增大。

因此，当利用切削刀片28继续进行切削时，受光元件80所产生的电流值随着时间的推移而增加。伴随切削刃28a的磨损，受光元件80接收的受光量增大，从而如图7所示电流值也随之增加。

当切削刃28a磨损至标号B所示的位置、受光元件80的电流值达到使用极限时，控制器90将该情况显示在显示构件6上，并且使用蜂鸣器等发出警报对操作员进行告知。操作员根据该警报将切削刀片28更换成新的切削刀片。

另一方面，在利用切削刀片28切削晶片的过程中，在切削刃28a产生了崩刃的情况下，由于受光元件80所接收的受光量瞬间增大，所以受光元件80的电流信号如图8中P所示瞬间增大。

由于将该电流信号的瞬间增大显示在显示构件6上，所以操作员能够识别到切削刀片28的切削刃28a产生了崩刃。由此，操作员将切削刀片28更换成新的切削刀片。

根据上述的实施方式，在切削刀片检测机构60中，以覆盖切削刀片28的整个切削刃28a的方式、使多条光纤72、84的端部彼此相邻地在半径方向上直列地配设，从而构成了发光部74和受光部86，因此，一旦利用调整螺钉55调整了发光部74和受光部86的位置之后，在切削刃28a磨损之前，不需要再调整发光部74和受光部86的位置。

此外，由于在发光元件66和发光部74之间设置有光分散元件68，所以能够使从发光元件66射出的光在光分散元件68内分散从而使光量均匀化，因此从发光部74的各光纤74射出的光量不会产生局部不均。

Claims

1.一种切削刀片检测机构，其使用于切削装置，该切削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；和切削构件，切削刀片以能够旋转的方式安装于该切削构件，上述切削刀片在外周具有对保持于上述卡盘工作台的晶片进行切削的切削刃，该切削刀片检测机构的特征在于，

该切削刀片检测机构包括：

上述发光构件包括：

发光元件；

上述受光构件包括：

受光元件；和

2.如权利要求1所述的切削刀片检测机构，其特征在于，

上述发光直列体和上述受光直列体分别通过将直径为0.24mm～0.27mm的多条光纤直列地配设起来而构成。