JP2009231760A

JP2009231760A - ブレード破損／磨耗検出装置

Info

Publication number: JP2009231760A
Application number: JP2008078484A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Suzuki; 朋浩鈴木
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08
Also published as: US20090244528A1; US7884929B2; KR20090102678A; TW200950922A

Abstract

【課題】検出感度を維持しつつ、従来手作業で実施していた検出ユニットの位置調整を無くし、かつブレードの破損検出、及び摩耗量検出を同時に行うことができるブレード破損／磨耗検出装置を提供する。
【解決手段】アンプ装置から送られる電気信号が急激に変化した場合、制御部１０はブレード２１が破損したと判断する。また、制御部１０には、受光部２５による受光量の閾値として第１の受光量と、この第１の受光量よりも多い第２の受光量が記憶されている。ブレード２１が加工により磨耗してその外径が小さくなり、受光領域２９の受光量が６０％となると制御部１０は、送り機構４を制御して検出ユニット３をブレード２１の回転中心に向けて自動送りする。そして、受光量が１０％となると、制御部１０は送り機構４を制御して検出ユニット３の移動を停止させる。制御部１０は、繰り返し行われる検出ユニット３の移動量を積算してブレード２１の磨耗量を算出する。
【選択図】図５

Description

本発明はブレード破損／磨耗検出装置に係わり、特にダイシング装置のブレードの摩耗と破損を自動で検出するブレード破損／磨耗検出装置に関するものである。

半導体装置や電子部品が形成されたワークを個々のチップに分割するダイシング装置には、スピンドルによって高速に回転されるブレードと、ワークを吸着保持するテーブルと、テーブルとブレードとの相対的位置を変化させるＸ、Ｙ、Ｚ、θの各移動軸とが設けられている。ダイシング装置は、テーブルに吸着保持されるとともに各移動軸の動作によって相対移動するワークに対し、高速回転するブレードによって溝入れ加工、又は切断加工を行う。

このようなダイシング装置では、ワークを加工する際に、ブレードに加工負荷が生じるためブレードが徐々に磨耗していき、また、大きな加工負荷が生じると、加工中にブレードが破損する場合がある。磨耗したブレードで加工を継続すると、加工された溝の深さが変化するため、設定した深さでの溝入れ加工、又は確実な切断加工を行うことができない。また、ブレードが破損した状態で加工を継続すると、ワークにダメージを与える原因となる。

このような問題を解消するため、特許文献１では、所定の間隔をおいて対向して設けられた投光部と受光部の間へブレードを下降させ、ブレードの下降量よりブレードの磨耗量を検出する装置が開示されている。また、特許文献２の如く、回転中のブレードを挟んで対向するように投光部と受光部を設け、受光部で受光する光量の変化からブレードの破損を検出する装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載された磨耗量検出装置では、ブレードの磨耗量を検出する際、加工を一時停止させ、テーブルから離れた位置に設けられた磨耗量検出装置までブレードを移動、及びブレードを昇降させる必要があるため、加工効率を低下させる原因となっていた。また、特許文献２に記載された磨耗量検出装置では、ブレード破損検出器の投光部の投光領域に伝送される光は小さい円形であり、これでは検出感度のピークが狭く、ブレードの突き出し長さに応じて高さを調整する必要があった。

そこで、このような問題を解消するために、特許文献３では、ダイシング装置のブレード側面近傍に投光部と投光部とからなるブレード破損／磨耗検出装置を設け、投光部の投光領域と受光部の受光領域を、ブレードのフランジからの突き出し長さと同等以上の長さとし、かつブレードの回転中心に向かった長方型の領域としたブレード破損／磨耗検出装置が開示されている。

このブレード破損／磨耗検出装置によれば、受光部の受光領域で受ける光量の変化によりブレードの破損、及び磨耗を検出することができる。このとき、投光領域と受光領域は、ブレードの回転中心に向かってブレードの突き出し長さと同等以上の長さを有するため、投光部と受光部の位置をブレード突き出し長さに合わせて調整する必要が無い。また、受光量の増加量から磨耗量を算出することができるため、ブレードを摩耗量検出装置まで移動させる必要が無い。更に、加工中の急激な受光量の変化からブレードの破損を検出することができるとともに、受光量の増加から加工中であってもブレードの磨耗量を検出することができる。
特開平８−１６４５１５号公報特開２０００−１８８２６７号公報特開２００６−３１０３９６号公報

ところで、一般的なブレード破損検出器は、ブレードに向けて円形の光を投光する投光部と、ブレードを挟んで投光部に対向して設けられ投光部からの前記光を円形の受光領域で受光する受光部とから構成されている。また、前記受光部の円形受光領域の大きさは、直径約１ｍｍである。そして、この受光部は、一辺が約０．５ｍｍ角程度の大きさの微小部分破損を検出可能な感度を有する。

しかしながら、このブレード破損検出器が取り付けられるフランジカバーは、通常切削時に切削水、冷却水等の水が破損検出器にかかる環境であるため、この水の影響により、前記微小部分破損を検出することができない場合がある。

現状で、この受光領域でも検出できない場合があるということは、特許文献３の如く受光部が長方型の受光領域となると、その検出面積が増大してしまうことから、検出感度にぼけ（検出感度の低下）が生じてしまい、検出できない状態がより一層増えるという問題があった。すなわち、長方型では部分破損の検出感度をより大きく設定する必要が生じていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、現状の検出感度を維持しつつ、従来作業者が手作業で実施していた検出ユニットの位置調整を無くし、かつ、ブレードの破損検出、及び摩耗量検出を同時に行うことができるブレード破損／磨耗検出装置を提供することを目的としている。

本発明は、前記目的を達成するために、ダイシング装置のブレードの側面近傍に設けられ該ブレードに向けて円形の光を投光する投光部と、前記ブレードを挟んで前記投光部に対向して設けられ投光部からの前記光を円形の受光領域で受光する受光部とを有する検出ユニットと、前記検出ユニットを、前記ブレードの回転中心に向けて移動させる移動手段と、前記検出ユニットの前記受光部による受光量の変化に基づいて前記ブレードの破損を検出するとともに、前記移動手段を制御して検出ユニットを前記ブレードの回転中心に向けて移動させ、該移動量を積算してブレードの磨耗量を演算する制御部と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、現状の受光感度を備えた円形受光領域の受光部による受光量の変化に基づいて制御部がブレードの破損を検出する。そして、制御部は、前記受光量の変化に基づき移動手段を制御して検出ユニットをブレードの回転中心に向けて自動送りして、その移動量を積算してブレードの磨耗量を演算する。

したがって、本発明によれば、現状の検出感度を維持しつつ、従来作業者が手作業で実施していた検出ユニットの位置調整を無くし、かつ、ブレードの破損検出、及び摩耗量検出を同時に行うことができる。

また、本発明によれば、前記制御部は、前記受光部による受光量の閾値として第１の受光量と、該第１の受光量よりも多い第２の受光量とが記憶され、前記ブレードによる前記ワークの加工中に、前記受光部による受光量が第２の受光量となった際に、前記移動手段を制御して前記検出ユニットを前記ブレードの回転中心に向けて移動させていき、前記第１の受光量となった際に前記移動手段を制御して前記検出ユニットの前記移動を停止させることが好ましい。

本発明によれば、ブレードによるワークの加工中に、受光部による受光量が第２の受光量となると、制御部は、移動手段を制御して検出ユニットをブレードの回転中心に向けて移動させていき、第１の受光量となった際に移動手段を制御して検出ユニットの移動を停止させる。この移動量を積算することによって、ブレードの磨耗量を得ることができる。なお、新品ブレードを装着、又は交換した際の受光部による受光量の設定値は、第１の受光量でもよいが第２の受光量よりも少量であれば構わない。

更に、本発明によれば、前記制御部は、前記積算した前記検出ユニットの移動量が、予め設定された磨耗限界設定値に到達した際に、前記移動手段を制御して検出ユニットの移動を停止させることが好ましい。

本発明によれば、積算した検出ユニットの移動量が、予め設定された磨耗限界設定値に到達した際に、制御部は、移動手段を制御して検出ユニットの移動を停止させるため、検出ユニットがブレードのフランジに衝突するのを防止できる。

本発明のブレード破損／磨耗検出装置によれば、現状の検出感度を維持しつつ、従来作業者が手作業で実施していた検出ユニットの位置調整を無くし、かつ、ブレードの破損検出、及び摩耗量検出を同時に行うことができる。

以下添付図面に従って本発明に係るブレード破損／磨耗検出装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、実施の形態のブレード破損／磨耗検出装置が搭載されたダイシング装置１の外観を示す斜視図である。ダイシング装置１は、互いに対向配置され、先端にブレード２１とホイールカバー（不図示）が取り付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル２２、２２、及びワークＷを吸着保持するワークテーブル３１を有する加工部２、加工済みのワークＷをスピン洗浄する洗浄部５２、多数枚のワークＷを収納したカセットを載置するロードポート５１、ワークＷを搬送する搬送手段５３、及び各部の動作を統括制御する制御部１０等から構成されている。

加工部２は図２に示すように、Ｘベース３６に設けられたＸガイド３４、３４でガイドされ、リニアモータ３５によって図のＸ−Ｘで示すＸ方向に駆動されるＸテーブル３３を有し、Ｘテーブル３３にはθ方向に回転する回転テーブル３２を介してワークテーブル３１が設けられている。

一方、リニアモータ３５を跨ぐように設けられたＹベース４４の側面には、Ｙガイド４２、４２でガイドされ、図示しないステッピングモータとボールスクリューによって図のＹ−Ｙで示すＹ方向に駆動されるＹテーブル４１、４１が設けられている。各Ｙテーブル４１には図示しない駆動手段によってＺ方向に駆動されるＺテーブル４３が設けられている。また、Ｚテーブル４３には、先端にブレード２１が取り付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル２２が固定されている。かかる加工部２の構造により、ブレード２１はＹ方向にインデックス送りされるとともにＺ方向に切込み送りされ、ワークテーブル３１はＸ方向に切削送りされる。

また、ダイシング装置１の各部の動作を統括制御する制御部１０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部、各種制御回路部、等からなり、ダイシング装置１の架台内部に組み込まれている。

次に、図３及び図４を参照して、実施の形態に係るブレード破損／磨耗検出装置の構造について説明する。

図３は、ブレード破損／磨耗検出装置の検出ユニット３と送り機構４とが設けられたスピンドル２２の先端部構造を示した斜視図、図４は検出ユニット３の構造を模式的に表した側面図と断面図である。

図３の如く、スピンドル２２の先端部にはブレード２１を覆うようにホイールカバー２３が取り付けられている。ホイールカバー２３は、カバー前部６６、カバー後部６７、及びノズルブロック６５等によって構成されている。カバー後部６７とノズルブロック６５とには、ホース６３、６４が接続されており、ホース６３、６４からは切削水が供給され、供給された切削水は、ノズル６１、６２から回転中のブレード２１に向けて噴射される。

ブレード破損／磨耗検出装置は、前述の如く検出ユニット３、送り機構４、及び図１に示した制御部１０から構成される。

検出ユニットは図４（ａ）に示すように、投光部２４と受光部２５とから構成され、投光部２４と受光部２５とがブレード２１を挟むように対向して図３のホイールカバー２３に取り付けられている。また、投光部２４と受光部２５は検出ユニット３として一体化され、ホイールカバー２３のガイドブロック５に昇降自在に支持されている。更に、ホイールカバー２３には、検出ユニットの移動手段である送り機構４が搭載され、この送り機構４の駆動力によって検出ユニットが図３、図４上で上下方向に移動される。これにより、投光部２４の円形投光領域２８、及び図４（ｂ）に示す受光部２５の直径約１ｍｍの円形受光領域２９が、ブレード２１の回転中心Ｓに向けて一体的に直進移動される。なお、送り機構４としては、送りねじ装置、ボールねじ装置等を例示できる。

投光部２４には、他端が光源（不図示）に接続されたオプティカルケーブル２６が接続されている。オプティカルケーブル２６を介して伝送された光源からの光は、投光部２４のブレード２１に面した面に形成された円形の投光領域２８からブレード２１に向かって投光される。

一方、受光部２５は、他端が光信号を電気信号に変換するアンプ装置（不図示）に接続されたオプティカルケーブル２７が接続されている。投光部２４の投光領域２８から投光された光は、受光部２５に形成された円形の受光領域２９で受光され、オプティカルケーブル２７によりアンプ装置まで伝送される。伝送された光はアンプ装置により電気信号に変換され、制御部１０へ送信される。この電気信号の大きさは、受光領域２９で受光する光の量により変化する。

次に、ブレード破損／磨耗検出装置の作用について説明する。

まず、このブレード破損／磨耗検出装置が搭載されたダイシング装置１は、スピンドル２２の先端部に取り付けられたブレード２１により、半導体装置や電子部品が形成されたワークＷを碁盤目状に切断、又は溝入れ加工を行なう。スピンドル２２には、ブレード２１を覆うようにホイールカバー２３が取り付けられ、ホイールカバー２３に設けられたノズル６１、６２より切削水がブレード２１に向けて噴射されながらワークＷが加工される。

ブレード破損／磨耗検出装置の検出ユニット３は、図４（ａ）に示すように投光部２４と受光部２５とがブレード２１を挟むように対向してホイールカバー２３に取り付けられている。投光部２４の投光領域２８から投光された円形の光は、ブレード２１により一部が遮られ受光部２５の円形受光領域２９で受光される。受光された光は、アンプ装置（不図示）により受光された光の量に応じた電気信号に変換される。

ワーク加工開始前のダイシング装置１では、キャリブレーション作業として、回転するブレード２１をワークテーブル３１へ僅かに接触させ、ブレード２１の原点位置からワークテーブル３１までの距離を記録し、同時に受光領域２９で受光されている光量を記録する。キャリブレーション作業で得られた数値と、予め入力されたブレード２１の外径、ワークの厚み、テープ厚み等のデータよりブレード２１のＺ方向の切込み送り量等が調整される。

キャリブレーション作業終了後ワークＷの加工を開始する。加工中は、受光領域２９での受光量の変化が、アンプ装置から送られる電気信号の変化として制御部１０により常に監視される。電気信号が急激に変化した場合、又は受光量が他の部分よりも多いことを示す信号が周期的に発生した場合、制御部１０はブレード２１が破損したと判断し、ブレード２１の回転を停止させ、スピンドル２２を上昇させる。これにより、実施の形態のブレード破損／磨耗検出装置は、ブレード２１の破損を検出できる。

ところで、制御部１０は、図５の如く受光部２５によって受光した受光量の変化に基づき、送り機構４を制御して検出ユニット３をブレード２１の回転中心に向けて自動送りする。そして、制御部１０は、検出ユニット３のその移動量を積算してブレード２１の磨耗量を演算する。

具体的に説明すると、制御部１０は、受光部２５による受光量の閾値として第１の受光量（例えば、受光領域２９の１０％）と、この第１の受光量よりも多い第２の受光量（例えば、受光領域２９の６０％）とが記憶されている。

図６のグラフに示すように、加工開始点Ａ１において、受光部２５による受光領域２９の受光量を１０％と設定した場合（図７（Ａ１）参照）、図８のフローチャートの如く、検出器（ユニット）３が自動送り機構４により検出開始設定値の位置まで移動する（Ｓ１）。この後、ブレード２１によるワークＷの加工を開始すると、ブレード２１は、ワークＷに対する加工負荷により徐々に磨耗していきその外径が小さくなる。

ブレード２１の加工中において、検出ユニット３が前述の如くブレード２１の破損を検出すると（図８（Ｓ２）参照）、作業者がブレード２１を交換する（図８（Ｓ３）参照）。

一方で、ブレード２１が破損することなく加工が継続され、受光部２５による受光領域２９の受光量が６０％となると（図６（Ａ２）、図７（Ａ２）、図８（Ｓ４）参照）、制御部１０は、送り機構４を制御して検出ユニット３をブレード２１の回転中心に向けて自動送りする。そして、受光領域２９の受光量が１０％となると（図６（Ａ３）、及び図７（Ａ３）参照）、制御部１０は、送り機構４を制御して検出ユニット３の移動を停止させる。すなわち、制御部１０は、破損がなく磨耗限界設定値に到達していないため（図８（Ｓ５）参照）、検出ユニット３を送り機構４により検出開始設定値の位置まで移動する（図８（Ｓ１）参照）。このとき、ワークＷの加工は継続して実施されている。

そして、ブレード２１の磨耗により、受光領域２９の受光量が６０％となると（図６（Ａ４）、及び図７（Ａ４）参照）、制御部１０は、送り機構４を制御して検出ユニット３をブレード２１の回転中心に向けて自動送りする。そして、受光領域２９の受光量が１０％となると（図６（Ａ５）、及び図７（Ａ５）参照）、制御部１０は、送り機構４を制御して検出ユニット３の移動を停止させる。制御部１０は、繰り返し行われる検出ユニット３の移動量を積算することで、ブレード２１の磨耗量を算出し、これを不図示の表示装置に表示させる。

そして、制御部１０は、積算した検出ユニット３の移動量が、予め設定された磨耗限界設定値に到達した際に（図８（Ｓ６）参照）、送り機構４を制御して検出ユニット３の移動を停止させるとともに、ブレード交換の警告を発するようにアラーム６（図５参照）を制御する。そして、作業者はブレードを交換する（図８（Ｓ３）参照）。

このように検出ユニット３を強制的に停止させることにより、検出ユニット３のオーバーランに起因する、検出ユニット３がブレード２１のフランジ６８に衝突するという不具合を防止できる。なお、新品ブレード２１を装着、又は交換した際の受光部２５による受光量の設定値は、第１の受光量でもよいが第２の受光量よりも多めであれば構わない。

以上の如く、実施の形態のブレード破損／磨耗検出装置によれば、現状の検出感度を維持しつつ、従来作業者が手作業で実施していた検出ユニット３の位置調整を無くし、かつ、ブレード２１の破損検出、及び摩耗量検出を同時に行うことができる。

なお、本実施の形態では、投光領域２８と受光領域２９との形状を円形としたが、これらの領域と略等しい面積をもつ正方形形状であってもよい。

実施の形態のブレード破損／磨耗検出装置が搭載されたダイシング装置の外観を示す斜視図図１に示したダイシング装置の加工部の構造を示した斜視図図１に示したダイシング装置のスピンドル先端部の斜視図ブレード破損／磨耗検出装置の検出ユニットの構造を模式的に示した側面図と断面図ブレード破損／磨耗検出装置の構成を示したブロック図ブレードの磨耗量と受光量の関係を示したグラフブレードの磨耗量と受光領域の位置関係を示した説明図ブレード破損／磨耗検出装置の動作を示したフローチャート

符号の説明

１…ダイシング装置、３…検出ユニット、４…送り機構、５…ガイドブロック、１０…制御部、２１…ブレード、２２…スピンドル、２３…ホイールカバー、２４…投光部、２５…受光部、２６、２７…オプティカルケーブル、２８…投光領域、２９…受光領域、３１…ワークテーブル、６８…フランジ、Ｗ…ワーク

Claims

ダイシング装置のブレードの側面近傍に設けられ該ブレードに向けて円形の光を投光する投光部と、前記ブレードを挟んで前記投光部に対向して設けられ投光部からの前記光を円形の受光領域で受光する受光部とを有する検出ユニットと、
前記検出ユニットを、前記ブレードの回転中心に向けて移動させる移動手段と、
前記検出ユニットの前記受光部による受光量の変化に基づいて前記ブレードの破損を検出するとともに、前記移動手段を制御して検出ユニットを前記ブレードの回転中心に向けて移動させ、該移動量を積算してブレードの磨耗量を演算する制御部と、
を有することを特徴とするブレード破損／磨耗検出装置。
前記制御部は、前記受光部による受光量の閾値として第１の受光量と、該第１の受光量よりも多い第２の受光量とが記憶され、前記ブレードによる前記ワークの加工中に、前記受光部による受光量が第２の受光量となった際に、前記移動手段を制御して前記検出ユニットを前記ブレードの回転中心に向けて移動させていき、前記第１の受光量となった際に前記移動手段を制御して前記検出ユニットの前記移動を停止させる請求項１に記載のブレード破損／磨耗検出装置。
前記制御部は、前記積算した前記検出ユニットの移動量が、予め設定された磨耗限界設定値に到達した際に、前記移動手段を制御して検出ユニットの移動を停止させる請求項１、又は２に記載のブレード破損／磨耗検出装置。