JP2024009560A - ワークの研削方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】研削時間を一定且つ短く統一することができるワークの研削方法を提供すること。【解決手段】ワークWをクリープフィード研削する研削方法は、ワークWの上面より第1の距離(100μm)下に第1砥石16の下面を位置づけて第1チャックテーブル3と第1砥石16とを相対的に水平移動させることによってワークWの上面を研削する粗研削工程と、ワークWの上面より第2の距離(10μm)下に第2砥石16’の下面を位置づけて第2チャックテーブル3’と第2砥石16’とを相対的に水平移動させることによってワークWの上面を研削する仕上げ研削工程とを備え、仕上げ研削工程を開始する前にワークWの厚みを所定の厚みt0に研削する補正研削工程を含む。補正研削工程においては、粗研削されたワークWの厚みt1と予め設定された厚みt0との差Δt(=t1-t0)だけワークWを補正研削して該ワークWの厚みを予め設定された厚みt2とする。【選択図】図4
Description
本発明は、ワークを所定厚みにクリープフィード研削する研削方法に関する。
各種電子機器に用いられるデバイスを集積化して小型化するパッケージ技術として、基板の上にデバイスが形成されたチップを配置し、チップの上にCu電極を形成し、チップとCu電極とを樹脂で封止してデバイスを衝撃や湿気などから保護した後、樹脂を研削してCu電極を露出させ、さらに、樹脂を研削して所望の厚みのワークを得る技術が知られている。
そして、Cu電極を備えたワークを所定厚みに研削する研削方法には、ワークをチャックテーブルによって吸引保持し、回転する環状の砥石の下面をワークの上面から所定距離だけ下がった位置に配置した状態で、ワークと砥石を相対的に水平移動させてワークの上面をクリープフィード研削する方法がある(例えば、特許文献1,2参照)。
上記クリープフィード研削においては、Cu電極が露出する直前までは、砥石を例えば100μmだけ下降させ、該砥石とワークとを相対的に水平移動させることによってワークの表面を研削する動作を予め設定した回数だけ繰り返す粗研削が行われている。そして、この粗研削の後は、砥石を例えば10μmだけ下降させ、該砥石とワークとを相対的に水平移動させることによってワークの表面を研削する動作をワークの厚みが予め設定した厚みになるまで繰り返す仕上げ研削が行われている。
つまり、粗研削においては、ワークの上面を例えば100μずつ研削する動作を予め設定された回数だけ繰り返し、仕上げ研削においては、ワークを例えば10μmずつ研削する動作をワークの厚みが予め設定された厚みになるまで該ワークの上面を研削する動作を繰り返している。
現行のワークのクリープフィード研削においては、ワークの粗研削は、予め設定された回数だけ行われるため、粗研削されたワークの厚みは一定せず、その後の仕上げ研削に要する時間は、粗研削されたワークの厚みによって変化する。すなわち、仕上げ研削は、ワークの上面を例えば10μmずつ研削するため、粗研削後のワークの厚みが厚いと、仕上げ研削に要する時間が長くなって次工程に影響を与えるという問題がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、研削時間を一定且つ短く統一することができるワークの研削方法を提供することにある。
上記課題を解決するための本発明は、チャックテーブルに保持されたワークの外側でワークの上面より低い位置に砥石の下面を位置づけ、該チャックテーブルと該砥石とを相対的に水平移動させてワークの上面を研削するワークの研削方法であって、ワークの上面より第1の距離下に第1砥石の下面を位置づけて該チャックテーブルと該第1砥石とを相対的に水平移動させることによってワークの上面を研削する粗研削工程と、ワークの上面より第2の距離下に第2砥石の下面を位置づけて該チャックテーブルと該第2砥石とを相対的に水平移動させることによってワークの上面を研削する仕上げ研削工程と、を備え、該仕上げ研削工程を開始する前にワークの厚みを所定の厚みに研削する補正研削工程を含むことを特徴とする。
本発明によれば、粗研削工程において粗研削されたワークを、その厚みが予め設定した所定の厚みになるよう次の補正研削工程において補正研削するようにしたため、仕上げ研削される前のワークの厚みは、全てのワークについて予め設定した厚みとなって一定となる。したがって、次の仕上げ研削工程におけるワークの仕上げ研削に要する時間が一定且つ短く統一されることになり、全てのワークを一定の短時間で所定の厚みに研削することができるという効果が得られる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
[研削装置の構成]
まず、本発明に係るワークの研削方法を実施するための研削装置の構成を図1及び図2に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、図1に示す矢印方向をそれぞれX軸方向(左右方向)、Y軸方向(前後方向)、Z軸方向(上下方向)とする。
まず、本発明に係るワークの研削方法を実施するための研削装置の構成を図1及び図2に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、図1に示す矢印方向をそれぞれX軸方向(左右方向)、Y軸方向(前後方向)、Z軸方向(上下方向)とする。
図1に示す研削装置1は、矩形プレート状のワークW(図5及び図6参照)をクリープフィード研削する装置であって、ワークWを粗研削する第1加工ユニットU1及び該第1加工ユニットU1によって粗研削されたワークWを仕上げ研削する第2加工ユニットU2と、第1加工ユニットU1によって粗研削されるワークWの厚みと上面高さを測定する第1厚み測定器5及び第2加工ユニットU2によって仕上げ研削されるワークWの厚みを測定する第2厚み測定器6と、ワークWを一時的に仮置きしておく仮置き部40と、仮置き部40と第1加工ユニットU1及び第2加工ユニットU2との間でワークWを搬送するワーク搬送手段20(図2参照)と、第2加工ユニットU2によって仕上げ研削されたワークWを洗浄する洗浄手段50と、第1カセット7と位置合わせテーブル9との間及び洗浄手段50と第2カセット8の間でワークWを搬送するロボット60と、当該研削装置1の研削動作を制御する制御部70を主要な構成要素として備えている。
ここで、研削加工前のワークWは、図7(a)に示すように、PCBなどの樹脂からなる矩形プレート状の支持基板W1と、該支持基板W1上に配置された複数のチップCを有しており、各チップCの表面には不図示のデバイスがそれぞれ形成されている。そして、各デバイスの表面には複数のCu電極Pがそれぞれ突設されており、これらのチップCとCu電極Pは、エポキシ樹脂などの樹脂Fで封止されている。なお、各チップCは、シリコン、ガリウム砒素、サファイアなどを母材としている。
次に、研削装置1の主要な構成要素である第1加工ユニットU1及び第2加工ユニットU2と、第1厚み測定器5及び第2厚み測定器6と、仮置き部40と、ワーク搬送手段20と、洗浄手段50と、ロボット60及び制御部70の構成についてそれぞれ説明する。
<第1加工ユニット及び第2加工ユニット>
ワークWを粗研削する第1加工ユニットU1とワークWを仕上げ研削する第2加工ユニットU2は、図1に示すように、装置ベース2上にX軸方向(左右方向)に沿って並設されており、これらの第1加工ユニットU1と第2加工ユニットU2の基本構成は同じであるため、以下、第1加工ユニットU1の構成を主として説明する。
ワークWを粗研削する第1加工ユニットU1とワークWを仕上げ研削する第2加工ユニットU2は、図1に示すように、装置ベース2上にX軸方向(左右方向)に沿って並設されており、これらの第1加工ユニットU1と第2加工ユニットU2の基本構成は同じであるため、以下、第1加工ユニットU1の構成を主として説明する。
第1加工ユニットU1は、第1チャックテーブル3と、第1加工手段としての粗研削手段10と、第1チャックテーブル3をY軸方向に往復動させる不図示の第1移動機構を含んで構成されている。ここで、この第1加工ユニットU1を構成する第1チャックテーブル3、粗研削手段10、第1移動機構(不図示)の構成を以下に説明する。
(第1チャックテーブル)
第1チャックテーブル3は、円板状の部材であって、不図示の第1移動機構によってY軸方向に沿って往復動することができる。この第1チャックテーブル3の上面には、ワークWを吸引保持する円形の保持面3aが形成されている。なお、保持面3aは、不図示の吸引源に接続されている。
第1チャックテーブル3は、円板状の部材であって、不図示の第1移動機構によってY軸方向に沿って往復動することができる。この第1チャックテーブル3の上面には、ワークWを吸引保持する円形の保持面3aが形成されている。なお、保持面3aは、不図示の吸引源に接続されている。
(粗研削手段)
粗研削手段10は、ホルダ11に固定されたスピンドルモータ12と、該スピンドルモータ12によって回転駆動される垂直なスピンドル13と、該スピンドル13の下端に取り付けられた円板状のマウント14と、該マウント14の下面に着脱可能に装着された研削ホイール15とを備えている。ここで、研削ホイール15には、円環状に配列された複数の第1砥石16が取り付けられている。
粗研削手段10は、ホルダ11に固定されたスピンドルモータ12と、該スピンドルモータ12によって回転駆動される垂直なスピンドル13と、該スピンドル13の下端に取り付けられた円板状のマウント14と、該マウント14の下面に着脱可能に装着された研削ホイール15とを備えている。ここで、研削ホイール15には、円環状に配列された複数の第1砥石16が取り付けられている。
そして、粗研削手段10は、装置ベース2の+Y軸方向端部(後端部)に垂直に立設されたブロック状のコラム4の-Y軸方向端面(前面)に設けられた昇降機構30によって昇降可能に支持されている。
上記昇降機構30は、粗研削手段10をZ軸方向(上下方向)に沿って昇降動させるものであって、矩形プレート状の昇降板31と、該昇降板31の昇降動をガイドするための左右一対のガイドレール32を備えている。ここで、昇降板31には、粗研削手段10が取り付けられている。なお、左右一対のガイドレール32は、コラム4の-Y軸方向端面(前面)に垂直且つ互いに平行に配設されている。
そして、左右一対のガイドレール32の間には、回転可能なボールネジ軸33がZ軸方向(上下方向)に沿って垂直に配置されており、該ボールネジ軸33の上端は、駆動源である正逆転可能な電動モータ34に連結されている。また、ボールネジ軸33の下端は、不図示の軸受によってコラム4に回転可能に支持されており、このボールネジ軸33には、昇降板31の背面に後方(+Y軸方向)に向かって水平に突設された不図示のナット部材が螺合している。
したがって、以上のように構成された昇降機構30の電動モータ34を起動してボールネジ軸33を正逆転させると、該ボールネジ軸33に螺合する不図示のナット部材が突設された昇降板31が左右一対のガイドレール32に沿って昇降するため、該昇降板31に取り付けられた粗研削手段10もZ軸方向(上下方向)に沿って昇降動する。
(第1移動機構)
不図示の第1移動機構は、第1チャックテーブル3とこれに保持されたワークWをY軸方向に沿って往復動させるものであって、装置ベース3内に配置された周知のボールネジ機構などによって構成されている。したがって、この第1移動機構についてのさらなる説明と図示は省略する。
不図示の第1移動機構は、第1チャックテーブル3とこれに保持されたワークWをY軸方向に沿って往復動させるものであって、装置ベース3内に配置された周知のボールネジ機構などによって構成されている。したがって、この第1移動機構についてのさらなる説明と図示は省略する。
なお、第2加工ユニットU2は、第2チャックテーブル3’と、第2加工手段である仕上げ研削手段10’と、不図示の第2移動機構を備えているが、第2チャックテーブル3’と第2移動機構の構成は、第1加工ユニットU1の第1チャックテーブル3と第1移動機構の構成と同じであるため、これらについての説明は省略する。
この第2加工ユニットU2の第2チャックテーブル3’の上面には、ワークWを吸引保持するための円形の保持面3a’が形成されている。
また、仕上げ研削手段10’は、粗研削手段10と同様に、ホルダ11’に固定されたスピンドルモータ12’と、該スピンドルモータ12’によって回転駆動される垂直なスピンドル13’と、該スピンドル13’の下端に取り付けられた円板状のマウント14’と、該マウント14’の下面に着脱可能に装着された研削ホイール15’とを備えている。ここで、研削ホイール15’には、円環状に配列された複数の第2砥石16’が取り付けられているが、これらの第2砥石16’は、粗研削手段10の第1砥石16よりも細かい砥粒によって構成されている。そして、第2加工ユニットU2においても、仕上げ研削手段10’を昇降させる昇降機構30が設けられている。この昇降機構30は、粗研削手段10を昇降させる昇降機構30と同じであるため、これについては同じ符号を付して再度の説明は省略する。
<第1厚み測定器及び第2厚み測定器>
(第1厚み測定器)
第1厚み測定器5は、粗研削手段10によって粗研削されるワークWの厚みを測定する厚み測定器とワークWの上面高さを測定する上面高さ測定器とを兼ねるものであって、ハイトゲージによって構成されている。具体的には、この第1厚み測定器5は、第1チャックテーブル3に保持されたワークWの上面に接触する第1接触子5aと第1チャックテーブル3の外周部上面に接触する第2接触子5bを備えており、この第1厚み測定器5によれば、第1接触子5aによってワークWの上面高さが測定されるとともに、第1接触子5aによって測定されるワークWの上面高さから第2接触子5bによって測定される第1チャックテーブル3の上面高さを差し引くことによって、粗研削中のワークWの厚みが求められる。
(第1厚み測定器)
第1厚み測定器5は、粗研削手段10によって粗研削されるワークWの厚みを測定する厚み測定器とワークWの上面高さを測定する上面高さ測定器とを兼ねるものであって、ハイトゲージによって構成されている。具体的には、この第1厚み測定器5は、第1チャックテーブル3に保持されたワークWの上面に接触する第1接触子5aと第1チャックテーブル3の外周部上面に接触する第2接触子5bを備えており、この第1厚み測定器5によれば、第1接触子5aによってワークWの上面高さが測定されるとともに、第1接触子5aによって測定されるワークWの上面高さから第2接触子5bによって測定される第1チャックテーブル3の上面高さを差し引くことによって、粗研削中のワークWの厚みが求められる。
(第2厚み測定器)
第2厚み測定器6は、仕上げ研削手段10’によって仕上げ研削されるワークWの厚みを測定するものであって、第1厚み測定器5と同様に、ハイトゲージによって構成されている。具体的には、この第2厚み測定器6は、第2チャックテーブル3’に保持されたワークWの上面に接触する第1接触子6aと第2チャックテーブル3’の外周部上面に接触する第2接触子6bを備えており、この第2厚み測定器6によれば、第1接触子6aによって測定されるワークWの上面高さから第2接触子6bによって測定される第2チャックテーブル3’の上面高さを差し引くことによって、仕上げ研削中のワークWの厚みが求められる。
第2厚み測定器6は、仕上げ研削手段10’によって仕上げ研削されるワークWの厚みを測定するものであって、第1厚み測定器5と同様に、ハイトゲージによって構成されている。具体的には、この第2厚み測定器6は、第2チャックテーブル3’に保持されたワークWの上面に接触する第1接触子6aと第2チャックテーブル3’の外周部上面に接触する第2接触子6bを備えており、この第2厚み測定器6によれば、第1接触子6aによって測定されるワークWの上面高さから第2接触子6bによって測定される第2チャックテーブル3’の上面高さを差し引くことによって、仕上げ研削中のワークWの厚みが求められる。
<仮置き部>
仮置き部40は、第1加工ユニットU1の粗研削手段10によって粗研削されたワークWを第2加工ユニットU2に受け渡すために、粗研削手段10によって粗研削されたワークWを一時的に仮置きするためのものであって、図1に示すように、Y軸方向において装置ベース2上の第1加工ユニットU1及び第2加工ユニットU2と第1カセット7及び第2カセット8との間に配置されている。
仮置き部40は、第1加工ユニットU1の粗研削手段10によって粗研削されたワークWを第2加工ユニットU2に受け渡すために、粗研削手段10によって粗研削されたワークWを一時的に仮置きするためのものであって、図1に示すように、Y軸方向において装置ベース2上の第1加工ユニットU1及び第2加工ユニットU2と第1カセット7及び第2カセット8との間に配置されている。
この仮置き部40は、水平な仮置き台41にX軸方向に沿って敷設されたガイドプレート42に沿ってX軸方向に移動可能な仮置きテーブル43を備えており、この仮置きテーブル43の上面には、ワークWを吸引保持するための円形の保持面43aが形成されている。なお、図示しないが、仮置き部40には、仮置きテーブル43をガイドプレート42に沿ってX軸方向に沿って移動させる移動機構が設けられている。
<ワーク搬送手段>
図2に示すワーク搬送手段20は、図1に破線にて示す空間S1,S2にそれぞれ配置されており、両者の構成は同じである。
図2に示すワーク搬送手段20は、図1に破線にて示す空間S1,S2にそれぞれ配置されており、両者の構成は同じである。
このワーク搬送手段20は、ワークWを保持してこれを所定の位置へと搬送するものであって、図2に示すように、ワークWを吸引保持する矩形プレート状の一対の搬送パッド21を備えている。ここで、一対の搬送パッド21は、これらを間欠的に180°回転させる反転機構22に互いに平行に取り付けられており、反転機構22は、ブロック状の昇降ブロック23から水平に延びる回転軸24の先端に取り付けられている。なお、各搬送パッド21の吸着面には、複数の吸盤25が取り付けられている。
そして、搬送パッド21は、Y軸移動機構20AによってY軸方向(前後方向)に移動可能であるとともに、Z軸移動機構20BによってZ軸方向に昇降可能である。ここで、Y軸移動機構20Aは、ベースプレート21aの側面にY軸方向に沿って互いに平行に配置された上下一対のガイドレール22aと、これらのガイドレール22aに沿ってY軸方向に摺動可能なスライダ23aを備えており、一対のガイドレール22aの間には、Y軸方向に沿って延びる回転可能なボールネジ軸24aが配置されている。
上記ボールネジ軸24aの軸方向一端は、駆動源である電動モータ25aに接続されており、ボールネジ軸24aの軸方向他端は、軸受26aによってベースプレート21aに回転可能に支持されている。そして、このボールネジ軸24aは、矩形ブロック状のスライダ23aに螺合挿通している。
Z軸移動機構20Bは、スライダ23aの側面に取り付けられたベースプレート21bにZ軸方向に沿って垂直に取り付けられたガイドレール22bと、このガイドレール22bに沿ってZ軸方向に昇降動する昇降ブロック23bを備えている。そして、昇降ブロック23bからは、先端に反転機構22を介して第1搬送パッド21を支持する前記回転軸24が+X軸方向に沿って水平に延びており、該昇降ブロック23bには、垂直に配置された回転可能なボールネジ軸24bが螺合挿通している。ここで、ボールネジ軸24bの上端は、回転駆動源である電動モータ25bに連結されており、ボールネジ軸24bの下端は、軸受26bによってベースプレート21bに回転可能に支持されている。
したがって、Y軸移動機構20Aの電動モータ25aを起動してボールネジ軸24aを正逆転させると、このボールネジ軸24aに螺合するスライダ23aがZ軸移動機構20Bと共にガイドレール22aに沿ってY軸方向に移動し、Z軸移動機構20Bの電動モータ25bを起動してボールネジ軸24bを正逆転させると、このボールネジ軸24bに螺合する昇降ブロック23bがZ軸方向に沿って昇降動するため、この昇降ブロック23bに回転軸24と反転機構22を介して支持された搬送パッド21は、Y軸方向に移動することができるとともに、Z軸方向に昇降動することができる。
なお、図示しないが、本実施の形態に係る研削装置1には、研削加工中に粗研削手段10の第1砥石16と仕上げ研削手段10’の第2砥石16’に加工液である研削水をそれぞれ供給する研削水供給手段が設けられている。この研削水供給手段は、研削水を粗研削手段10と仕上げ研削手段10’の各スピンドルモータ12,12’と各スピンドル13,13’の軸中心を通って各研削ホイール15,15’の第1砥石16と第2砥石16’にそれぞれ供給するものであり、第1砥石16及び第2砥石16’とワークWとの接触面が研削水によってそれぞれ冷却される。ここで、研削水には、純水が好適に用いられる。
<洗浄手段>
洗浄手段50は、第2加工ユニットU2の仕上げ研削手段10’によって仕上げ研削されたワークWを洗浄水によって洗浄するものであって、図1に示すように、Y軸方向において仮置き部40の下方に配置されている。この洗浄手段50は、仕上げ研削されたワークWを上面に吸引保持して垂直な中心軸回りに所定の速度で回転するスピンナテーブル51と、該スピンナテーブル51に保持されたワークWに向けて洗浄水を噴射する洗浄水ノズル52を備えている。なお、洗浄水には、純水が好適に用いられる。
洗浄手段50は、第2加工ユニットU2の仕上げ研削手段10’によって仕上げ研削されたワークWを洗浄水によって洗浄するものであって、図1に示すように、Y軸方向において仮置き部40の下方に配置されている。この洗浄手段50は、仕上げ研削されたワークWを上面に吸引保持して垂直な中心軸回りに所定の速度で回転するスピンナテーブル51と、該スピンナテーブル51に保持されたワークWに向けて洗浄水を噴射する洗浄水ノズル52を備えている。なお、洗浄水には、純水が好適に用いられる。
<ロボット>
ロボット60は、多関節ロボットであって、第1カセット7に収容された研削加工前のワークWを取り出して位置合わせテーブル9へと搬送するとともに、洗浄手段50において洗浄されたワークWを第2カセット8へと搬送して該第2カセット8に収納する機能を有している。
ロボット60は、多関節ロボットであって、第1カセット7に収容された研削加工前のワークWを取り出して位置合わせテーブル9へと搬送するとともに、洗浄手段50において洗浄されたワークWを第2カセット8へと搬送して該第2カセット8に収納する機能を有している。
このロボット60においては、ワークWを吸引保持するロボットハンド61が装着部62に着脱可能に装着されている。そして、このロボット60には、ロボットハンド61を水平方向に移動させる水平移動機構63と、ロボットハンド61を昇降させる昇降機構64が設けられている。ここで、水平移動機構63は、屈曲可能な第1アーム63aと第2アーム63bを備えており、第1アーム63aの一端に昇降機構64が連結されている。
<制御部>
図1に示す制御部70は、制御プログラムにしたがって演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などのメモリなどを備えている。この制御部70は、後述のように第1加工ユニットU1による粗研削と第2加工ユニットU2による仕上げ研削を経てワークWを所定厚みに研削するように当該研削装置1の動作を制御する機能を果たすが、その詳細については後述する。
図1に示す制御部70は、制御プログラムにしたがって演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などのメモリなどを備えている。この制御部70は、後述のように第1加工ユニットU1による粗研削と第2加工ユニットU2による仕上げ研削を経てワークWを所定厚みに研削するように当該研削装置1の動作を制御する機能を果たすが、その詳細については後述する。
[ワークの研削方法]
次に、以上のように構成された研削装置1において実施される本発明に係るワークWの研削方法の第1実施形態について説明する。
次に、以上のように構成された研削装置1において実施される本発明に係るワークWの研削方法の第1実施形態について説明する。
<第1実施形態>
第1実施形態に係る研削方法は、図3に示すように、1)粗研削工程と、2)補正研削工程と、3)仕上げ研削工程を経てワークWを所定厚みに研削するが、2)補正研削工程においては、2-1)厚み測定工程と、2-2)算出工程と、2-3)厚み補正研削工程がこの順に実施される。以下、各工程についてそれぞれ説明する。
第1実施形態に係る研削方法は、図3に示すように、1)粗研削工程と、2)補正研削工程と、3)仕上げ研削工程を経てワークWを所定厚みに研削するが、2)補正研削工程においては、2-1)厚み測定工程と、2-2)算出工程と、2-3)厚み補正研削工程がこの順に実施される。以下、各工程についてそれぞれ説明する。
1)粗研削工程:
粗研削工程においては、図1に示すロボット60が第1カセット7から研削加工前の1枚のワークWを取り出してこれを位置合わせテーブル9上にセットする。すると、ワークWが位置合わせテーブル9において位置合わせされ、位置合わせされたワークWは、図2に示すワーク搬送手段20の搬送パッド21に吸引保持されて第1加工ユニットU1の第1チャックテーブル3へと受け渡され、該第1チャックテーブル3の保持面3aに吸引保持される。
粗研削工程においては、図1に示すロボット60が第1カセット7から研削加工前の1枚のワークWを取り出してこれを位置合わせテーブル9上にセットする。すると、ワークWが位置合わせテーブル9において位置合わせされ、位置合わせされたワークWは、図2に示すワーク搬送手段20の搬送パッド21に吸引保持されて第1加工ユニットU1の第1チャックテーブル3へと受け渡され、該第1チャックテーブル3の保持面3aに吸引保持される。
ワークWを吸引保持した第1チャックテーブル3は、図5(a)に示す粗研削開始位置Y1において待機するが、このとき、制御部70は、初期設定として粗研削回数nを0に設定(n=0)する(図4のステップS1)。また、制御部70は、第1加工ユニットU1の昇降機構30を駆動し、図5(a)に示すように、粗研削手段10の第1砥石16をその下面がワークWの表面から第1の距離(本実施の形態では、100μm)だけ下に位置づける(図4のステップS2)。
上記状態から、制御部70は、粗研削手段10のスピンドルモータ12を起動して第1砥石16をその中心軸回りに所定の速度で回転駆動するとともに、不図示の第1移動機構を駆動して第1チャックテーブル3をこれに保持されたワークWと共に図5(a)に示す粗研削開始位置Y1から図示矢印a方向に所定の速度で図5(b)に示す粗研削終了位置Y2まで移動させる。すると、ワークWの表面(樹脂F)が第1砥石16によるクリープフィード研削によって100μmの厚み分だけ粗研削される(図4のステップS3)。そして、この粗研削が終了すると、第1チャックテーブル3とワークWは、不図示の第1移動機構の駆動によって粗研削終了位置Y2から図示矢印b方向に移動して粗研削開始位置Y1へと戻る。
上述のようにワークWの上面が1回の粗研削によって100μmの厚み分だけ粗研削されると、制御部70は、粗研削回数nをカウントしてn=1に設定する(図4のステップS4)。本実施の形態においては、粗研削の回数nを3(つまり、3回だけ粗研削する)に設定しているため、制御部70は、カウントされた粗研削の回数nが3に達したか否かを判定し(ステップS5)、カウントされた粗研削の回数nが3に達していない場合(ステップS5:No)には、以上の粗研削を繰り返す(ステップS2~S5)。
そして、ワークWの粗研削が3回行われると(図4のステップS5:Yes)、図7(a)に示すように、ワークW(樹脂F)の表面が300μmだけ粗研削され、該ワークWの厚みが図示のt1となるが、次に補正研削工程が実施される。なお、本実施の形態では、1回の粗研削の研削代を100μmとし、粗研削の回数nを3に設定したが、これらの研削代と粗研削回数nは、任意の値に設定することができる。
2)厚み補正研削工程:
前述のように、厚み補正研削工程においては、以下に説明する2-1)厚み測定工程と、2-2)算出工程と、2-3厚み補正研削工程がこの順に実施される(図3参照)。
前述のように、厚み補正研削工程においては、以下に説明する2-1)厚み測定工程と、2-2)算出工程と、2-3厚み補正研削工程がこの順に実施される(図3参照)。
2-1)厚み測定工程:
厚み測定工程においては、前述の1)粗研削工程において粗研削されたワークWの厚みt1(図5(a)参照)が図1に示す第1厚み測定器5によって測定される(図4のステップS6)。
厚み測定工程においては、前述の1)粗研削工程において粗研削されたワークWの厚みt1(図5(a)参照)が図1に示す第1厚み測定器5によって測定される(図4のステップS6)。
2-2)算出工程:
算出工程においては、図1に示す第1厚み測定器5によって測定されたワークWの厚みt1と予め設定した厚みt0(<t1)との差(厚み差)Δt(=t1-t0)(図5(a)参照)が算出される(図4のステップS7)。なお、この算出工程で算出した厚み差は、第1砥石16の消耗量である。
算出工程においては、図1に示す第1厚み測定器5によって測定されたワークWの厚みt1と予め設定した厚みt0(<t1)との差(厚み差)Δt(=t1-t0)(図5(a)参照)が算出される(図4のステップS7)。なお、この算出工程で算出した厚み差は、第1砥石16の消耗量である。
2-3)厚み補正研削工程:
厚み補正研削工程においては、第1砥石16の下面が粗研削されたワークWの表面から厚み差Δtだけ下に位置するように該第1砥石16を降下させ(図4のステップS8)、粗研削時と同様に(図5参照)、不図示の第1移動機構によって第1チャックテーブル3とワークWをY軸方向に移動させ、ワークW(樹脂F)の表面を研削代Δtで厚み補正研削する(図4のステップS9)。すると、図5(b)に示すように、予め設定した所定の厚みt0のワークWが得られるが、この状態では、Cu電極Pは、ワークWの表面から露出しておらず、樹脂Fの内部に埋没している。
厚み補正研削工程においては、第1砥石16の下面が粗研削されたワークWの表面から厚み差Δtだけ下に位置するように該第1砥石16を降下させ(図4のステップS8)、粗研削時と同様に(図5参照)、不図示の第1移動機構によって第1チャックテーブル3とワークWをY軸方向に移動させ、ワークW(樹脂F)の表面を研削代Δtで厚み補正研削する(図4のステップS9)。すると、図5(b)に示すように、予め設定した所定の厚みt0のワークWが得られるが、この状態では、Cu電極Pは、ワークWの表面から露出しておらず、樹脂Fの内部に埋没している。
ここで、ワークWの粗研削後の厚みt1と、厚み補正研削工程におけるワークWの研削代Δt及び厚み補正研削後のワークWの厚みt0との間には、t1-Δt=t0の関係式が成立する。
3)仕上げ研削工程:
以上の粗研削工程において所定の厚みt0のワークWが得られると、図1に示す空間S1に配置された図2に示すワーク搬送手段(第1ワーク搬送手段)20によってワークWが図1に示す仮置き部40へと搬送される。すると、厚み補正研削された厚みt0のワークWは、仮置き部40の仮置きテーブル43上に載置されて保持され、このワークWを保持した仮置きテーブル43が不図示の移動機構によってガイドプレート42に沿って-X軸方向に移動する。
以上の粗研削工程において所定の厚みt0のワークWが得られると、図1に示す空間S1に配置された図2に示すワーク搬送手段(第1ワーク搬送手段)20によってワークWが図1に示す仮置き部40へと搬送される。すると、厚み補正研削された厚みt0のワークWは、仮置き部40の仮置きテーブル43上に載置されて保持され、このワークWを保持した仮置きテーブル43が不図示の移動機構によってガイドプレート42に沿って-X軸方向に移動する。
次に、図1の空間S2に配置された図2に示すワーク搬送手段(第2ワーク搬送手段)20によってワークWが第2加工ユニットU2の第2チャックテーブル3’へと搬送され、該ワークWが第2チャックテーブル3’の保持面3a’に吸引保持される。
上述のようにワークWを吸引保持した第2チャックテーブル3’は、図6(a)に示す仕上げ研削開始位置Y3において待機するが、このとき、制御部70は、第2加工ユニットU2の昇降機構30を駆動し、図6(a)に示すように、仕上げ研削手段10’の第2砥石16’をその下面がワークWの表面から第2の距離(本実施の形態では、10μm)だけ下に位置づける(図4のステップS10)。
上記状態から、制御部70は、仕上げ研削手段10’のスピンドルモータ12’を起動して第2砥石16’をその中心軸回りに所定の速度で回転駆動するとともに、不図示の第2移動機構を駆動して第2チャックテーブル3’をこれに保持されたワークWと共に図6(a)に示す仕上げ研削開始位置Y3から図示矢印c方向に所定の速度で図6(b)に示す仕上げ研削終了位置Y4まで移動させる。すると、ワークWの表面(樹脂F)が第2砥石16’によって10μmの厚み分だけ仕上げ研削される(図4のステップS11)。そして、この仕上げ研削が終了すると、第2チャックテーブル3’とワークWは、不図示の第2移動機構によって仕上げ研削終了位置Y4から図示矢印d方向に移動して仕上げ研削開始位置Y3へと戻る。
上述のようにワークWの上面が1回の仕上げ研削によって10μmの厚み分だけ仕上げ研削されると、図1に示す第2厚み測定器6によってワークWの厚みが測定され(図4のステップS12)、その結果が制御部70に送信される。すると、制御部70は、測定されたワークWの厚みが所定の厚みt2(図7(b),(c)参照)に達したか否かを判定する(図4のステップS13)。
測定されたワークWの厚みが所定の厚みt2よりも厚い場合(ステップS13:No)には、測定されたワークWの厚みが所定の厚みt2に等しくなるまでステップS10~S13の動作が繰り返されてワークWの仕上げ研削が複数回繰り返される。本実施の形態では、図7(b)に示すように、仕上げ研削が5回繰り返されて図7(c)に示す所定厚みt2のワークWが得られる。なお、仕上げ研削の回数は、1回の仕上げ研削代によって決まるものであって、5回に限定される訳ではない。
そして、仕上げ研削された所定厚みt2のワークWにおいては、図7(c)に示すように、Cu電極Pも研削されてその一部がワークWの表面から露出している。
以上のように、本発明に係るワークWの研削方法によれば、粗研削工程において粗研削されたワークWを、その厚みが予め設定した所定の厚みt0になるように次の補正研削工程において補正研削するようにしたため、仕上げ研削される前のワークWの厚みは、全てのワークWについて予め設定した厚みt0となって一定となる。したがって、次の仕上げ研削工程におけるワークWの仕上げ研削に要する時間が一定且つ短く統一されることになり、全てのワークWを一定の短時間で所定の厚みt2に研削することができる。
以上のようにして第2加工ユニットU2におけるワークWの仕上げ研削が終了すると、仕上げ研削されたワークWは、図1の空間S2に配置された図2に示すワーク搬送手段20に保持されて洗浄手段50へと搬送され、該洗浄手段50のスピンナテーブル51へと受け渡される。
洗浄手段50においては、スピンナテーブル51がワークWと共に不図示の回転機構によって垂直な中心軸回りに所定の速度で回転駆動されるとともに、洗浄水ノズル52からワークWに向けて洗浄水が噴射される。すると、ワークWが洗浄水によって洗浄され、該ワークWの表面に付着している研削屑が除去される。このように洗浄手段50によって洗浄されたワークWは、ロボット60に保持されて第2カセット8へと搬送されて該第2カセット8に収納され、1枚のワークWに対する一連の研削加工が収終了する。
<第2実施形態>
次に、本発明に係るワークの研削方法の第2実施形態を図8及び図9を参照しながら以下に説明する。
次に、本発明に係るワークの研削方法の第2実施形態を図8及び図9を参照しながら以下に説明する。
本実施の形態に係る研削方法においては、図8に示すように、前記第1実施形態と同様に、1)粗研削工程と、2)補正研削工程と、3)仕上げ研削工程を経てワークWが研削されるが、2)補正研削工程における補正研削量の設定方法のみが前記第1実施形態のそれとは異なる。したがって、以下においては、2)補正研削工程についてのみ説明し、1)粗研削工程と3)仕上げ研削工程については説明を省略する。また、図9に示すフローチャートにおいては、図4に示すフローチャートと同じ処理については図4に示したステップの符号と同じ符号を付している。
2)補正研削工程:
補正研削工程においては、図8に示すように、2-1)上面高さ測定工程と、2-2)算出工程と、2-3)上面高さ補正研削工程がこの順に実施される。
補正研削工程においては、図8に示すように、2-1)上面高さ測定工程と、2-2)算出工程と、2-3)上面高さ補正研削工程がこの順に実施される。
2-1)上面高さ測定工程:
上面測定工程においては、1)粗研削工程において粗研削されたワークWの上面高さh1(図7(a)参照)が図1に示す第1厚み測定器5によって測定される(図9のステップS6’)。
上面測定工程においては、1)粗研削工程において粗研削されたワークWの上面高さh1(図7(a)参照)が図1に示す第1厚み測定器5によって測定される(図9のステップS6’)。
2-2)算出工程:
算出工程においては、図1に示す第1厚み測定器5によって測定されたワークWの上面高さh1と第1チャックテーブル3の保持面3aから予め設定した厚みt3だけ上の高さh2(<h1)との差Δh(=h1-h2)(図7(a)参照)が算出される(図9のステップS7’)。
算出工程においては、図1に示す第1厚み測定器5によって測定されたワークWの上面高さh1と第1チャックテーブル3の保持面3aから予め設定した厚みt3だけ上の高さh2(<h1)との差Δh(=h1-h2)(図7(a)参照)が算出される(図9のステップS7’)。
2-3)上面高さ補正研削工程:
上面高さ補正研削工程においては、第1砥石16の下面が粗研削されたワークWの表面から高さの差Δhだけ下に位置するように該第1砥石16を降下させ(図9のステップS8’)、粗研削時と同様に(図5参照)、不図示の第1移動機構によって第1チャックテーブル3とワークWとをY軸方向に移動させ、ワークW(樹脂F)の表面を研削代Δhで厚み補正研削する(図9のステップS9)。すると、図7(b)に示すように、所定の厚みt0のワークWが得られる。
上面高さ補正研削工程においては、第1砥石16の下面が粗研削されたワークWの表面から高さの差Δhだけ下に位置するように該第1砥石16を降下させ(図9のステップS8’)、粗研削時と同様に(図5参照)、不図示の第1移動機構によって第1チャックテーブル3とワークWとをY軸方向に移動させ、ワークW(樹脂F)の表面を研削代Δhで厚み補正研削する(図9のステップS9)。すると、図7(b)に示すように、所定の厚みt0のワークWが得られる。
以後は前記第1実施形態と同様に、ワークWが仕上げ研削され(図9のステップS10~S14)、ワークWが所定の厚みt2(図7(c)参照)に研削される。
本実施の形態においても、前記第1実施形態と同様に、粗研削工程において粗研削されたワークWを、その厚みが予め設定した所定の厚みt0になるように次の補正研削工程において補正研削するようにしたため、仕上げ研削される前のワークWの厚みは、全てのワークWについて予め設定した厚みt0となって一定となる。したがって、次の仕上げ研削工程におけるワークWの仕上げ研削に要する時間が一定且つ短く統一されることになり、全てのワークWを一定の短時間で所定の厚みt2に研削することができるという効果が得られる。
なお、以上の実施の形態では、第1及び第2チャックテーブル3,3’(ワークW)側を固定側の第1及び第2砥石16,16’に対して移動させてクリープフィード研削を行うようにしたが、これとは逆に第1及び第2砥石16,16’を第1及び第2チャックテーブル3,3’(ワークW)に対して移動させてクリープフィード研削を行うようにしても良い。
また、クリープフィード研削を第1及び第2チャックテーブル3,3’と第1及び第2砥石16,16’の相対的な往復移動のたびに行うようにしても良い。
その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
1:研削装置、2:装置ベース、3:第1チャックテーブル、3a:保持面、
3’:第2チャックテーブル、3a’:保持面、4:コラム、
5:第1厚み測定器(厚み測定器、上面高さ測定器、5a:第1接触子、
5b:第2接触子、6:第2厚み測定器、6a:第1接触子、6b:第2接触子、
7:第1カセット、8:第2カセット、9:位置合わせテーブル、10:粗研削手段、
11,11’:ホルダ、12,12’:スピンドルモータ、
13,13’:スピンドル、14,14’:マウント、
15,15’:研削ホイール、16:第1砥石、16’:第2砥石、
20:ワーク搬送手段、20A:Y軸移動機構、20B:Z軸移動機構、
21:搬送パッド(第2搬送パッド)、21a,21b:ベースプレート、
22a,22b:ガイドレール、23a:スライダ、23b:昇降ブロック、
24a,24b:ボールネジ軸、25a,25b:電動モータ、
26a,26b:軸受、25:吸盤、30:昇降機構、31:昇降板、
32:ガイドレール、33:ボールネジ軸、34:電動モータ、40:仮置き部、
41:仮置き台、42:ガイドプレート、43:仮置きテーブル、43a:保持面、
50:洗浄手段、51:スピンナテーブル、52:洗浄水ノズル、60:ロボット、
61:ロボットハンド、62:装着部、63:水平移動機構、63a:第1アーム、
63b:第2アーム、64:昇降機構、70:制御部、
C:チップ、F:樹脂、h1:粗研削されたワークの上面高さ、
h2:保持面から所定厚みだけ上の高さ、P:Cu電極、S1,S2:空間、
t0:予め設定されたワークの厚み、t1:粗研削されたワークの厚み、
t2:仕上げ研削されたワークの所定厚み、t3:予め設定した厚み、Δt:厚み差、
Δh:高さ差、U1:第1加工ユニット、U2:第2加工ユニット、W:ワーク、
W1:支持基板、Y1:粗研削開始位置、Y2:粗研削終了位置、
Y3:仕上げ研削開始位置、Y4:仕上げ研削終了位置
3’:第2チャックテーブル、3a’:保持面、4:コラム、
5:第1厚み測定器(厚み測定器、上面高さ測定器、5a:第1接触子、
5b:第2接触子、6:第2厚み測定器、6a:第1接触子、6b:第2接触子、
7:第1カセット、8:第2カセット、9:位置合わせテーブル、10:粗研削手段、
11,11’:ホルダ、12,12’:スピンドルモータ、
13,13’:スピンドル、14,14’:マウント、
15,15’:研削ホイール、16:第1砥石、16’:第2砥石、
20:ワーク搬送手段、20A:Y軸移動機構、20B:Z軸移動機構、
21:搬送パッド(第2搬送パッド)、21a,21b:ベースプレート、
22a,22b:ガイドレール、23a:スライダ、23b:昇降ブロック、
24a,24b:ボールネジ軸、25a,25b:電動モータ、
26a,26b:軸受、25:吸盤、30:昇降機構、31:昇降板、
32:ガイドレール、33:ボールネジ軸、34:電動モータ、40:仮置き部、
41:仮置き台、42:ガイドプレート、43:仮置きテーブル、43a:保持面、
50:洗浄手段、51:スピンナテーブル、52:洗浄水ノズル、60:ロボット、
61:ロボットハンド、62:装着部、63:水平移動機構、63a:第1アーム、
63b:第2アーム、64:昇降機構、70:制御部、
C:チップ、F:樹脂、h1:粗研削されたワークの上面高さ、
h2:保持面から所定厚みだけ上の高さ、P:Cu電極、S1,S2:空間、
t0:予め設定されたワークの厚み、t1:粗研削されたワークの厚み、
t2:仕上げ研削されたワークの所定厚み、t3:予め設定した厚み、Δt:厚み差、
Δh:高さ差、U1:第1加工ユニット、U2:第2加工ユニット、W:ワーク、
W1:支持基板、Y1:粗研削開始位置、Y2:粗研削終了位置、
Y3:仕上げ研削開始位置、Y4:仕上げ研削終了位置
Claims (3)
- チャックテーブルに保持されたワークの外側でワークの上面より低い位置に砥石の下面を位置づけ、該チャックテーブルと該砥石とを相対的に水平移動させてワークの上面を研削するワークの研削方法であって、
ワークの上面より第1の距離下に第1砥石の下面を位置づけて該チャックテーブルと該第1砥石とを相対的に水平移動させることによってワークの上面を研削する粗研削工程と、
ワークの上面より第2の距離下に第2砥石の下面を位置づけて該チャックテーブルと該第2砥石とを相対的に水平移動させることによってワークの上面を研削する仕上げ研削工程と、
を備え、
該仕上げ研削工程を開始する前にワークの厚みを所定の厚みに研削する補正研削工程を含む、ワークの研削方法。 - 該補正研削工程は、
該チャックテーブルに保持されたワークの厚みを厚み測定器で測定する厚み測定工程と、
該厚み測定工程で測定した厚みと予め設定した厚みとの差を算出する算出工程と、
該算出工程で算出した該差だけ該粗研削工程で研削したワークの上面より下に該第1砥石の下面を位置づけて該チャックテーブルと該第1砥石とを相対的に水平移動させることによってワークの上面を研削する厚み補正研削工程とからなる、請求項1記載のワークの研削方法。 - 該補正研削工程は、
該チャックテーブルに保持されたワークの上面高さを上面高さ測定器で測定する上面高さ測定工程と、
該上面高さ工程で測定したワークの上面高さと該保持面から予め設定した厚みだけ上の高さとの差を算出する算出工程と、
該算出工程で算出した該差だけ該粗研削工程で研削したワークの上面より下に該第1砥石の下面を位置づけて該チャックテーブルと該第1砥石とを相対的に水平移動させることによってワークの上面を研削する上面高さ補正研削工程とからなる、請求項1記載のワークの研削方法。
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