CN107081855B - 卡盘工作台机构 - Google Patents

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Abstract

提供一种卡盘工作台机构，简化密封环的更换作业而缩短维护时间。卡盘工作台机构(50)具有：卡盘工作台(51)，其对被加工物(W)进行吸引保持；旋转部(81)，其具有工作台安装面(82)；圆筒形状的固定轴(71)，其配设于卡盘工作台的旋转中心；以及旋转电动机(94)，其使旋转部在固定轴的周围旋转。在旋转部上以自由装拆的方式安装有覆盖固定轴的上端的环状的密封板(91)，在固定轴的上端形成有供密封环(75)安装的圆环形状的槽(73)。通过在旋转部上安装密封板而对密封板与固定轴的间隙进行密封，从而抑制固定轴内的空气的泄漏，通过将密封板从旋转部拆下，简化了密封环的更换作业。

Description

卡盘工作台机构
技术领域
本发明涉及在加工装置中对被加工物进行保持的卡盘工作台机构。
背景技术
半导体晶片等被加工物的正面被格子状的间隔道划分成多个区域，在该划分出的区域内形成有IC、LSI等器件。在器件制造工序中，通过将被加工物沿着间隔道切断而形成各个器件芯片。该被加工物的分割是通过切削装置或激光加工装置等加工装置来实施的。在各加工装置中设置有对被加工物进行吸引保持的卡盘工作台机构。在卡盘工作台机构中，卡盘工作台以能够旋转且能够吸引的方式经由旋转连接而安装在固定轴上(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2010-089234号公报
在专利文献1所记载的卡盘工作台机构的旋转连接中，通常，为了防止吸引力的泄漏而在卡盘工作台的可动轴(旋转部)的内侧面与固定轴的外侧面之间配设密封环。由于密封环随着卡盘工作台的旋转而在可动轴或固定轴上滑动，所以因老化损坏而需要定期的更换。在该情况下，如果不将卡盘工作台的可动轴从固定轴拆下，则不能更换密封环，存在密封环的更换作业繁琐且需要长时间的维护的问题。
发明内容
本发明是鉴于该点而完成的，其目的在于提供卡盘工作台机构，能够简化密封环的更换作业而缩短维护时间。
本发明的卡盘工作台机构具有：卡盘工作台，其对被加工物进行吸引保持；以及旋转单元，在该旋转单元的上部安装该卡盘工作台，并且该旋转单元将该卡盘工作台支承为能够旋转，该卡盘工作台机构的特征在于，该旋转单元具有：圆筒形状的固定轴，其配设于旋转中心并在内部形成有流体路径；旋转部，其配设成能够围绕该固定轴的外周而旋转，在该旋转部的上部具有供卡盘工作台安装的环状的安装面；以及旋转电动机，其使该旋转部旋转，在该旋转部上以自由装拆的方式具有环状的密封板，该密封板覆盖该固定轴的上端并横跨至该旋转部的上表面而形成，该密封板的上表面是该卡盘工作台的安装面，在该固定轴的该上端形成有圆环形状的槽，在该槽内安装有密封环，将该密封板安装在该旋转部的上表面上并利用该密封板将该密封环按压在该固定轴的上端的该槽中而进行密封。
根据该结构，旋转部能够以圆筒形状的固定轴为旋转中心进行旋转，对固定轴的上端进行覆盖的密封板以自由装拆的方式安装在旋转部上。在旋转部和密封板的上表面安装有卡盘工作台，通过固定轴的旋转中心的流体路径来对卡盘工作台施加吸引力，并且使卡盘工作台以固定轴为旋转中心进行旋转。并且，在形成于固定轴的上端的圆环形状的槽内安装有密封环，利用密封环对密封板与固定轴之间进行密封。在该情况下，将卡盘工作台从旋转部和密封板的上表面拆下，并将密封板从旋转部拆下，由此，使固定轴的上端的密封环露出于外部。因此，能够通过将卡盘工作台、密封板拆下的简单的作业来容易地从上方对密封环进行更换，能够大幅缩短维护时间。
根据本发明，由于能够通过将卡盘工作台、密封板拆下的简单的作业来容易地从上方对密封环进行更换，所以能够大幅缩短密封环的更换作业所需的维护时间。
附图说明
图1是本实施方式的切削装置的立体图。
图2是比较例的卡盘工作台机构的剖视示意图。
图3是本实施方式的卡盘工作台机构的剖视示意图。
图4的(A)、(B)和(C)是本实施方式的密封环的更换作业的说明图。
标号说明
50：卡盘工作台机构；51：卡盘工作台；52：工作台主体；61：工作台基座；70：旋转单元；71：固定轴；72：流体路径；73：圆环形状的槽；75：密封环；81：旋转部；82：工作台安装面(安装面)；84：板安装面；91：密封板；94：旋转电动机；W：被加工物。
具体实施方式
以下，参照附图对具有本实施方式的卡盘工作台机构的切削装置进行说明。图1是本实施方式的切削装置的立体图。图2是比较例的卡盘工作台机构的剖视示意图。另外，在以下的说明中，例示了在切削装置中具有卡盘工作台机构的结构来进行说明，但并不仅限于该结构。例如，也可以在激光加工装置或磨削装置等其他的加工装置中具有卡盘工作台机构。
如图1所示，切削装置1构成为利用切削刀具46对卡盘工作台51上的圆板状的被加工物W进行切削而分割成各个器件芯片。被加工物W是长方形的封装基板，基板正面被格子状的间隔道划分并在由间隔道划分出的各区域内形成各种器件。另外，被加工物W并不仅限于CSP(Chip Size Package：芯片尺寸封装)基板、晶片级CSP(Wafer Level Chip SizePackage：晶片级芯片尺寸封装)基板等小型的封装基板，也可以是尺寸比CSP基板等大的封装基板。
在切削装置1的外壳10的上表面形成有在X轴方向上延伸的矩形的开口，该开口被能够与卡盘工作台51一起移动的移动板11和波纹状的防水罩12覆盖。在防水罩12的下方设置有使卡盘工作台51在X轴方向上移动的未图示的滚珠丝杠式的移动机构。在卡盘工作台51的正面形成有通过多个吸引口对被加工物W进行吸引保持的保持面53。保持面53通过卡盘工作台51内的流体路径而与吸引源连接，并通过产生于保持面53的负压对被加工物W进行吸引保持。
卡盘工作台51在装置中央的交接位置与临近切削单元45的加工位置之间往复移动。图1示出了卡盘工作台51在交接位置处待机的状态。在外壳10中，与该交接位置相邻的一角部下凹一级，载置工作台14以能够升降的方式设置在下凹的部位中。在载置工作台14上载置有收纳了被加工物W的盒C。载置工作台14在载置有盒C的状态下进行升降，由此，在高度方向上对被加工物W的拉出位置和推入位置进行调整。
在载置工作台14的后方设置有与Y轴方向平行的一对定心导向件21和使被加工物W在一对定心导向件21与盒C之间出入的推拉机构22。通过一对定心导向件21来引导推拉机构22所进行的被加工物W的出入并且对被加工物W的X轴方向进行定位。并且，除了借助推拉机构22将加工前的被加工物W从盒C拉出至一对定心导向件21之外，还通过推拉机构22将加工完的被加工物W从一对定心导向件21推入到盒C中。
在一对定心导向件21的附近设置有第1搬送臂25，该第1搬送臂25在定心导向件21与卡盘工作台51之间对被加工物W进行搬送。通过第1搬送臂25的回旋而利用L字状的臂部26的前端的搬送垫27对被加工物W进行搬送。并且，在交接位置的卡盘工作台51的后方设置有旋转清洗机构31。在旋转清洗机构31中，在朝向旋转中的旋转工作台32喷射清洗水而对被加工物W进行清洗之后，代替清洗水而吹送干燥空气从而使被加工物W干燥。
在外壳10上设置有支承台16，该支承台16对具有切削刀具46的切削单元45进行支承。切削单元45构成为将切削刀具46安装在被支承台16支承的主轴的前端。关于切削刀具46，例如，利用结合剂将金刚石磨粒固定而成形为圆板状。并且，切削单元45与使切削刀具46在Y轴方向和Z轴方向上移动的未图示的移动机构连结。在切削单元45中，从多个喷射喷嘴喷射清洗液，并使高速旋转的切削刀具46相对于卡盘工作台51相对移动从而对被加工物W进行切削。
在支承台16的侧面17设置有第2搬送臂35，该第2搬送臂35在卡盘工作台51与旋转清洗机构31之间对被加工物W进行搬送。通过第2搬送臂35的进退移动而利用从支承台16的侧面17朝向斜前方延伸的臂部36的前端的搬送垫37对被加工物W进行搬送。并且，在支承台16上设置有横穿在卡盘工作台51的移动路径的上方的单侧支承部19，对被加工物W进行拍摄的拍摄部41被单侧支承部19支承。拍摄部41所拍摄的拍摄画像被应用于切削单元45与卡盘工作台51的对准。并且，在支承台16上载置有对加工条件等进行显示的监视器42。
在外壳10内收纳有仅使卡盘工作台51在外壳10上露出的卡盘工作台机构50(参照图3)。卡盘工作台机构50使卡盘工作台51旋转从而将切削刀具46定位在垂直的间隔道上，并且在卡盘工作台51的保持面53上作用用于对被加工物W进行保持的负压。因此，卡盘工作台机构50中，相对于形成有流体路径的固定轴采用了如下的旋转连接构造：一边对空气的泄漏进行抑制，一边将卡盘工作台51以能够旋转的方式连接。
例如，如图2所示，关于比较例的卡盘工作台机构100的旋转连接构造，对卡盘工作台101进行支承的旋转部111被配设成围绕圆筒形状的固定轴103。在旋转部111与固定轴103之间安装有轴承114，卡盘工作台101借助轴承114而被固定轴103支承为能够旋转。并且，在固定轴103的中心形成有流体路径104以便在卡盘工作台101的保持面102上产生负压。在固定轴103的外侧面105形成有供密封环115安装的圆环状的槽107。
密封环115与旋转部111的内侧面112接触，对固定轴103与旋转部111的间隙进行密封而对空气的泄漏进行抑制。密封环115会老化损坏因而需要定期更换，但不容易从这样的旋转连接构造中对密封环115进行更换。即，如果不将卡盘工作台101从旋转部111拆下进而将旋转部111整体从固定轴103拆下，则不能使密封环115从固定轴103的外侧面105露出于外部。因此，存在密封环115的更换作业复杂且维护时间变长的问题。
因此，在本实施方式中，对上述比较例的旋转连接构造进行变更，在旋转部81上设置覆盖固定轴71的上端的密封板91，利用密封环75对密封板91的下表面与固定轴71的上端之间的间隙进行密封(参照图3)。进而，将密封板91以自由装拆的方式安装在旋转部81上，通过密封板91的拆下而使密封环75向上方露出。由此，能够通过将卡盘工作台51、密封板91拆下的简单的作业来更换密封环75，所以能够大幅地缩短维护时间。
以下，对本实施方式的卡盘工作台机构进行说明。图3是本实施方式的卡盘工作台机构的剖视示意图。另外，卡盘工作台机构是能够通过密封板的装拆而从上方更换密封环的结构即可，并不仅限于图3所示的例子。例如，在以下的说明中，例示了封装基板用的卡盘工作台机构，但对于半导体晶片或光器件晶片用的卡盘工作台机构也能够采用同样的结构。
如图3所示，卡盘工作台机构50中，对被加工物W进行吸引保持的卡盘工作台51安装在旋转单元70的上部，通过旋转单元70将卡盘工作台51支承为能够旋转。卡盘工作台51采用了将工作台主体52以自由装拆的方式安装在工作台基座61的上表面的上下对分构造。工作台主体52中，在形成有多个吸引口54的上层部分的周围凸缘状地形成有固定于工作台基座61的下层部分。在工作台主体52的上层部分形成有多个吸引口54并在上表面形成有保持面53，在工作台主体52的下层部分形成有螺栓56用的安装孔55(参照图4的(A))。
并且，工作台基座61形成为中央开口的环形板状，在与工作台主体52的安装孔55(参照图4的(A))对应的部位形成有螺纹孔62(参照图4的(A))。通过使从工作台主体52的安装孔55突出的螺栓56的前端与该工作台基座61的螺纹孔62螺合，工作台主体52以自由装拆的方式安装在工作台基座61上。通过在工作台基座61上安装工作台主体52，形成使多个吸引口54与固定轴79的流体路径72连通的连通室57。并且，在工作台基座61的比螺纹孔62(参照图4)靠径向内侧的位置处形成有螺栓64用的安装孔63。
关于旋转单元70，圆筒形状的固定轴71配设在卡盘工作台51的旋转中心，旋转部81以围绕固定轴71的外周的方式配设。在固定轴71的内部，在上下方向上形成有将连通室57与吸引源77连接的流体路径72。在旋转部81的上表面形成有用于安装卡盘工作台51的环状的工作台安装面82，在工作台安装面82上，在与工作台基座61的安装孔63对应的部位形成有螺纹孔83。通过使从工作台基座61的安装孔63突出的螺栓64的前端与该旋转部81的螺纹孔83螺合，工作台基座61以自由装拆的方式安装在旋转部81的上部。
在旋转部81的上表面的径向内侧，在比工作台安装面82形成得低1级的板安装面84上安装有密封板91。密封板91形成为从旋转部81横跨至固定轴71，密封板91的径向外侧被板安装面84支承，密封板91的径向内侧将固定轴71的上端覆盖。密封板91的厚度同工作台安装面82与板安装面84之间的阶差一致，工作台安装面82与密封板91的上表面形成为同一平面。因此，密封板91的上表面也成为供卡盘工作台51安装的工作台安装面82。
在密封板91的径向外侧形成有螺栓93用的安装孔92(参照图4的(C))，在板安装面84上，在与安装孔92对应的部位形成有螺纹孔86(参照图4的(C))。通过使从密封板91的安装孔92突出的螺栓93的前端与该板安装面84的螺纹孔86螺合，密封板91以自由装拆的方式安装在板安装面84上。并且，密封板91的下表面与固定轴71的上端(上表面)相对并空出微小的间隙。在固定轴71的上端形成有圆环形状的槽73，在圆环形状的槽73内安装有密封环75。
因此，当将密封板91安装在旋转部81的板安装面84上时，通过密封板91的下表面将密封环75按压在圆环形状的槽73内。密封环75在密封板91的下表面与圆环形状的槽73的底面之间被压扁，密封板91的下表面与固定轴71的上端的间隙被密封。由此，空气不会从密封板91与固定轴71的间隙泄漏，抑制了卡盘工作台51的吸引力的降低。另外，作为密封环75，使用O形环或衬垫等运动用密封件。
并且，通过将密封板91从旋转部81的板安装面84拆下，使作为消耗品的密封环75露出于外部。因此，不用将旋转部81整体从固定轴71拆下，能够容易地仅对圆环形状的槽73内的密封环75进行更换。在旋转部81的内侧面87与固定轴71的外侧面79之间安装有轴承76，旋转部81借助轴承76而被固定轴71支承为能够旋转。并且，在旋转单元70中，在旋转部81和固定轴71的下侧部分设置有使旋转部81旋转的旋转电动机94。
旋转电动机94构成为与旋转部81连结的转子98在固定于固定轴71的定子95的周围旋转。在定子95的外周面上，多个齿96朝向径向突出，在各齿96上安装有线圈绕组97。在转子98的内侧面设置有多个磁铁99，该多个磁铁99与定子95的线圈绕组97空出微小的间隙而相对。并且，通过对线圈绕组97通电，转子98以固定轴71为旋转中心进行旋转。由此，与转子98连结的旋转部81和卡盘工作台51一体旋转。
这样，关于卡盘工作台机构50的旋转连接，将卡盘工作台51支承为能够旋转，并且不使空气泄漏，能够对卡盘工作台51的保持面53施加来自吸引源77的吸引力。并且，由于密封板91与固定轴71借助密封环75而接触，所以密封环75会因滑动而损坏。但是，由于密封板91以自由装拆的方式安装在旋转部81上，所以能够通过将密封板91从旋转部81拆下而容易地对密封环75进行更换。
参照图4，对密封环的更换作业进行说明。图4是本实施方式的密封环的更换作业的说明图。其中，图4的(A)示出了工作台主体的拆下作业，图4的(B)示出了工作台基座的拆下作业，图4的(C)示出了密封板的拆下作业。
如图4的(A)所示，在密封环的更换作业中，首先由操作人员拧下工作台主体52的外周部分的各螺栓56，并将工作台主体52从工作台基座61的上表面拆下。由此，隐藏在工作台主体52的内侧的工作台基座61固定用的螺栓64露出于外部。接着，如图4的(B)所示，由操作人员拧下工作台基座61的各螺栓64，并将工作台基座61从旋转部81的工作台安装面82拆下。由此，隐藏在工作台基座61的内表面侧的密封板91固定用的螺栓93露出于外部。
接着，如图4的(C)所示，由操作人员拧下密封板91的各螺栓93，并将密封板91从旋转部81的板安装面84拆下。由此，安装在固定轴71的上端的圆环形状的槽73的密封环75露出于外部。然后，在将圆环形状的槽73内的损坏的密封环75拆下并安装上新的密封环75之后，通过与上述的拆下动作相反的步骤对密封板91、工作台基座61、工作台主体52进行安装。这样，简化了密封环75的更换作业而缩短维护时间。
如以上那样，本实施方式的卡盘工作台机构50中，旋转部81能够以圆筒形状的固定轴71为旋转中心进行旋转，覆盖固定轴71的上端的密封板91以自由装拆的方式安装在旋转部81上。并且，在形成于固定轴71的上端的圆环形状的槽73中安装有密封环75，利用密封环75对密封板91与固定轴71之间进行密封。在该情况下，通过将卡盘工作台51从旋转部81和密封板91拆下，并将密封板91从旋转部81拆下，由此固定轴71的上端的密封环75露出于外部。因此，能够通过将卡盘工作台51、密封板91拆下的简单的作业来容易地从上方对密封环75进行更换，能够大幅缩短维护时间。
另外，本发明并不仅限于上述实施方式，能够进行各种变更而实施。在上述实施方式中，对于在附图中图示的大小或形状等，并不仅限于此，能够在发挥本发明的效果的范围内进行适当变更。另外，只要在不脱离本发明的目的的范围内便能够适当进行变更而实施。
例如，在上述的实施方式中，在卡盘工作台51的保持面53形成有多个吸引口54，但并不仅限于该结构。卡盘工作台51的保持面53也可以由多孔陶瓷形成为多孔质。并且，虽然卡盘工作台51采用了工作台主体52相对于工作台基座61自由装拆的结构，但工作台基座61和工作台主体52也可以形成为一体。
并且，在上述的实施方式中，例示了旋转电动机94是电磁式电动机来进行说明，但并不仅限于该结构。作为旋转电动机94，也可以使用静电式电动机或超声波式电动机。
并且，虽然在上述的实施方式中，密封板91形成为圆环形状，但并不仅限于该结构。密封板91形成为对覆盖固定轴71的上端并且不阻碍固定轴71的流体路径72的形状即可，例如，也可以形成为矩形环状。
并且，虽然在上述的实施方式中，采用了利用螺栓93将密封板91螺纹固定在旋转部81上的结构，但并不仅限于该结构。密封板91采用以自由装拆的方式安装在旋转部81上的结构即可，可以以任何方式安装。
并且，在上述的实施方式中，作为被加工物W例示了封装基板，但被加工物W是作为加工对象的工件即可，也可以是半导体晶片或光器件晶片。
如以上说明的那样，本发明具有能够简化密封环的更换作业而缩短维护时间的效果，特别对在切削装置或激光加工装置等加工装置中的对被加工物进行保持的卡盘工作台机构有用。

Claims (1)

1.一种卡盘工作台机构，其具有：卡盘工作台，其对被加工物进行吸引保持；以及旋转单元，在该旋转单元的上部安装该卡盘工作台，并且该旋转单元将该卡盘工作台支承为能够旋转，该卡盘工作台机构的特征在于，
该旋转单元具有：
圆筒形状的固定轴，其配设于旋转中心并在内部形成有流体路径；
旋转部，其配设成能够围绕该固定轴的外周而旋转，在该旋转部的上部具有供卡盘工作台安装的环状的工作台安装面；以及
旋转电动机，其使该旋转部旋转，
在该旋转部的上表面的径向内侧形成有比该工作台安装面低1级的板安装面，
在该旋转部的该板安装面上以自由装拆的方式安装有环状的密封板，该密封板的厚度同该工作台安装面与该板安装面之间的阶差一致，该密封板覆盖该固定轴的上端并横跨至该旋转部的上表面的径向内侧，该密封板的上表面与该工作台安装面形成为同一水平面，该密封板的上表面也成为该工作台安装面，
在该固定轴的该上端形成有圆环形状的槽，在该槽内安装有密封环，
将该密封板安装在该旋转部的上表面上并利用该密封板将该密封环按压在该固定轴的上端的该槽中而进行密封。
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