JP6410626B2 - 切削装置 - Google Patents

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Description

本発明は、切削ブレードを自動で交換するオートブレードチェンジャを備えた切削装置に関する。
携帯電話機に代表される小型軽量な電子機器では、IC等の電子回路(デバイス)を備えるデバイスチップが必須の構成となっている。デバイスチップは、例えば、シリコン等の材料でなる半導体ウェーハの表面をストリートと呼ばれる複数の分割予定ラインで区画し、各領域にデバイスを形成した後、このストリートに沿って半導体ウェーハを分割することで製造できる。
半導体ウェーハのような板状の被加工物を分割する際には、例えば、回転軸となるスピンドルの先端部に円盤状の切削ブレードが装着された切削装置を使用する。切削ブレードを高速に回転させて被加工物のストリートに切り込ませ、切削ブレードと被加工物とをストリートと平行な方向に相対的に移動させれば、被加工物を切削して複数のチップに分割できる。
上述の切削ブレードは、ある程度まで摩耗すると交換される。これにより、切削装置の切削能力は高い状態に維持されている。近年では、切削ブレードの交換に要する時間を短縮するため、切削ブレードを自動で交換するオートブレードチェンジャを備えた切削装置が実用化されている(例えば、特許文献1参照)。
また、スピンドルの先端部に取り付けられるブレードマウントに吸引口を形成し、この吸引口から負圧を作用させて切削ブレードを吸着、固定する切削ブレードの装着機構も提案されている(例えば、特許文献2参照)。この装着機構では、ナット等の部材を用いずに切削ブレードを固定できるので、切削ブレードをより短時間に交換可能である。
特開平6−326186号公報 特開2002−154054号公報
オートブレードチェンジャを備える上述の切削装置では、例えば、予期しないアクシデントによってオートブレードチェンジャが停止してしまうことがある。この場合、オペレータは、手動でオートブレードチェンジャを再稼働させて切削ブレードの交換作業を再開する必要がある。
ところで、切削ブレードの交換作業を任意の工程から再開できる場合、オペレータの不注意等に起因して問題が発生し易い。例えば、スピンドルに切削ブレードが装着された状態で切削ブレードの装着工程から交換作業を再開すると、スピンドルに装着された切削ブレードと新たに装着される切削ブレードとが干渉して切削装置を破損させる恐れがある。
そこで、切削ブレードの交換作業は、スピンドルから切削ブレードを取り外す取り外し工程からのみ再開できるように制限されている。しかしながら、このような制限を設けると、切削ブレードの交換作業を再開する前にスピンドル及びオートブレードチェンジャを交換作業の前の状態まで戻さなくてはならないので、交換作業の再開までに多くの時間を要してしまう。また、それまでに実施した工程が無駄になるという問題もあった。
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、切削ブレードの交換作業を任意の工程から開始しても、オペレータの不注意等に起因する問題の発生を防止できる切削装置を提供することである。
本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、回転駆動されるスピンドルと該スピンドルの先端部に装着される切削ブレードとを有し該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削手段と、該切削ブレードを保持するブレード保持部を有し該スピンドルの先端部に対して該切削ブレードを着脱するブレード着脱手段と、該切削ブレードを着脱可能な着脱位置と該着脱位置よりも互いに離間した離間位置との間で該切削手段と該ブレード着脱手段とを相対的に移動させる移動手段と、該離間位置に位置付けられた該ブレード着脱手段に対応して配置され使用前又は使用後の複数の該切削ブレードを収容可能なブレードラックと、各種の指令が入力される入力手段と、各部の動きを制御する制御手段と、該スピンドルの先端部に装着された該切削ブレードの有無を検出するブレード検出手段と、所定の警報を発する警報手段と、を備え、該入力手段に対して該ブレード着脱手段で該切削ブレードを該スピンドルの先端部に装着する旨の装着指令が入力されると、該制御手段は、該ブレード検出手段で該切削ブレードが検出されない場合に該装着指令の内容を実行し、該ブレード検出手段で該切削ブレードが検出される場合に該装着指令の内容を実行せず該警報手段で警報を発することを特徴とする切削装置が提供される。
本発明において、該切削手段は、円盤状のフランジ部と該フランジ部から突出したボス部とを有し該スピンドルの先端部に固定されるブレードマウントを備え、該切削ブレードは、該フランジ部に接触する接触面を有し中央部に該ブレードマウントの該ボス部が挿入される貫通穴が形成された円盤状の基台と該基台の外周部に形成された切り刃とを含み、該ブレードマウントは、該切削ブレードの該基台の該接触面側を吸引する吸引手段を備え、該吸引手段は、該基台の該接触面側を支持する該フランジ部の支持面側に開口した吸引口と、負圧を発生させる吸引源と、該吸引口と該吸引源とを繋ぐ吸引経路と、該吸引経路に設けられ該吸引経路内の圧力を測定して測定結果を該制御手段に送る圧力計と、を備え、該制御手段は、該ブレードマウントに該切削ブレードが保持された状態の該吸引経路内の圧力に対応して設定される基準値と、該圧力計から送られる該測定結果と、を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された該基準値と該測定結果とから該スピンドルの先端部に該切削ブレードが装着されているか否かを判定する判定部と、を備え、該ブレード検出手段は、該圧力計と該記憶部と該判定部とから構成されることが好ましい。
本発明に係る切削装置は、スピンドルの先端部に装着された切削ブレードの有無を検出するブレード検出手段と、警報を発する警報手段と、を備え、入力手段に対して切削ブレードをスピンドルの先端部に装着する旨の装着指令が入力されると、制御手段は、ブレード検出手段で切削ブレードが検出されない場合に装着指令の内容を実行し、ブレード検出手段で切削ブレードが検出される場合に装着指令の内容を実行せず警報手段で警報を発するように構成されている。
よって、スピンドルの先端部に切削ブレードが装着された状態で誤って装着指令を入力した場合でも、切削装置が破損することはない。このように、本発明に係る切削装置によれば、切削ブレードの交換作業を任意の工程から開始しても、オペレータの不注意等に起因する問題の発生を防止できる。
本実施形態に係る切削装置の構成例を模式的に示す図である。 切削ユニットの構造を模式的に示す分解斜視図である。 切削ユニットの断面を主に示す図である。 オートブレードチェンジャの周辺の構造を模式的に示す斜視図である。 図5(A)は、ブレード着脱ユニットの構造を模式的に示す斜視図であり、図5(B)は、ブレード着脱ユニットの構造を模式的に示す一部断面平面図であり、図5(C)は、ブレード着脱ユニットを切削ユニット側から見た側面図である。 制御装置の構成例等を模式的に示すブロック図である。
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、本実施形態に係る切削装置の構成例を模式的に示す図である。図1に示すように、切削装置2は、各構造を支持する基台4を備えている。
基台4の上面には、X軸方向(加工送り方向)に長い矩形状の開口4aが形成されている。この開口4a内には、X軸移動テーブル6、X軸移動テーブル6をX軸方向に移動させるX軸移動機構(不図示)、及びX軸移動機構を覆う防塵防滴カバー8が設けられている。
X軸移動機構は、X軸方向に平行な一対のX軸ガイドレール(不図示)を備えており、X軸ガイドレールには、X軸移動テーブル6がスライド可能に設置されている。X軸移動テーブル6の下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、X軸ガイドレールと平行なX軸ボールネジ(不図示)が螺合されている。
X軸ボールネジの一端部には、X軸パルスモータ(不図示)が連結されている。X軸パルスモータでX軸ボールネジを回転させれば、X軸移動テーブル6はX軸ガイドレールに沿ってX軸方向に移動する。
X軸移動テーブル6の上面には、半導体ウェーハや樹脂基板、セラミックス基板等の板状の被加工物(不図示)を吸引保持するチャックテーブル10が設けられている。チャックテーブル10は、モータ等の回転駆動源(不図示)と連結されており、Z軸方向(鉛直方向)に平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル10は、上述のX軸移動機構でX軸方向に移動する。
チャックテーブル10の表面(上面)は、被加工物を吸引保持する保持面10aとなっている。この保持面10aは、チャックテーブル10の内部に形成された流路(不図示)を通じて吸引源(不図示)と接続されている。チャックテーブル10の周囲には、被加工物を支持するフレーム(不図示)を挟持固定するためのクランプ12が設けられている。
基台4の上面には、切削ユニット(切削手段)14を支持する門型の支持構造16が、開口4aを跨ぐように配置されている。支持構造16の表面側には、切削ユニット14をY軸方向(割り出し送り方向)及びZ軸方向に移動させる切削ユニット移動機構(移動手段)18が設けられている。
切削ユニット移動機構18は、支持構造16の表面上部に配置されY軸方向に平行な一対のY軸ガイドレール20を備えている。Y軸ガイドレール20には、切削ユニット移動機構18を構成するY軸移動プレート22がスライド可能に設置されている。
Y軸移動プレート22の裏面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール20と平行なY軸ボールネジ24が螺合されている。Y軸ボールネジ24の一端部には、Y軸パルスモータ(不図示)が連結されている。Y軸パルスモータでY軸ボールネジ24を回転させれば、Y軸移動プレート22は、Y軸ガイドレール20に沿ってY軸方向に移動する。
Y軸移動プレート22の表面には、Z軸方向に平行な一対のZ軸ガイドレール26が設けられている。Z軸ガイドレール26には、Z軸移動プレート28がスライド可能に設置されている。
Z軸移動プレート28の裏面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール26と平行なZ軸ボールネジ30が螺合されている。Z軸ボールネジ30の一端部には、Z軸パルスモータ32が連結されている。Z軸パルスモータ32でZ軸ボールネジ30を回転させれば、Z軸移動プレート28は、Z軸ガイドレール26に沿ってZ軸方向に移動する。
Z軸移動プレート28の下部には、チャックテーブル10に吸引保持された被加工物を切削する切削ユニット14が設けられている。上述のようにY軸移動プレート22及びZ軸移動プレート28を移動させれば、切削ユニット14は、Y軸方向及びZ軸方向に移動する。
図2は、切削ユニット14の構造を模式的に示す分解斜視図であり、図3は、切削ユニット14の断面を主に示す図である。図2及び図3に示すように、切削ユニット14は、Z軸移動プレート28の下部に固定されたスピンドルハウジング34を備えている。
スピンドルハウジング34の内部には、回転軸となるスピンドル36(図3)を収容する収容空間34aが形成されている。スピンドル36は、この収容空間34aに供給される圧縮空気によって浮動状態で支持される。
スピンドル36の先端部(一端部)は、円錐台状に形成されており、スピンドルハウジング34の外部に露出している。このスピンドル36の先端部には、ブレードマウント38が取り付けられる。一方、スピンドル36の基端側(他端側)には、スピンドル36を回転させるためのモータ(不図示)が連結されている。
ブレードマウント38は、径方向外向きに延出した円盤状のフランジ部40と、フランジ部40の表面側から突出したボス部42とを含む。ブレードマウント38の中央には、フランジ部40及びボス部42を貫通する貫通穴38aが形成されており、この貫通穴38aには、裏面側からスピンドル36の先端部が嵌合する。
スピンドル36の先端の外周面にはネジ溝が設けられており、ナット44を締め込むことができる。スピンドル36の先端部をブレードマウント38の貫通穴38aに嵌合した状態でスピンドル36の先端にナット44を締め込めば、ブレードマウント38をスピンドル36に固定できる。
フランジ部40の表面の外周側は、切削ブレード46の裏面側を支持する支持面40aとなっている。この支持面40aは、Y軸方向(スピンドル36の軸心方向)から見て円環状に形成されており、切削ブレード46の裏面側に接触する。
切削ブレード46は、いわゆるハブブレードであり、円盤状の基台(ハブ基台)48の外周部に、被加工物を切削する円環状の切り刃50が設けられている。切り刃50は、例えば、金属や樹脂等のボンド材(結合材)に、ダイヤモンドやCBN(Cubic Boron Nitride)等の砥粒を混合して所定の厚みに形成される。
基台48の中央には、ボス部42と略同径の貫通穴48aが形成されている。この貫通穴48aにボス部42を嵌合し、フランジ部40の支持面40aに基台48の裏面(接触面)48bを接触させることで、切削ブレード46はブレードマウント38に装着される。
ブレードマウント38の内部には、負圧を伝達する流路(吸引経路)38bが形成されている。この流路38bの一端側は、フランジ部40の表面側(支持面40a側)に開口し、切削ブレード46を吸引する吸引口40bとなる。一方、流路38bの他端側は、貫通穴38aの内周面に開口している。
スピンドル36の内部にも、負圧を伝達する流路(吸引経路)36aが形成されている。流路36aの一端側は、スピンドル38の先端部の外周面に開口しており、流路38bの他端側と接続される。
一方、流路36aの他端側は、スピンドルハウジング34に形成された流路(吸引流路)34b、流路34bに接続された配管(吸引流路)52等を介して、負圧を発生させる吸引源54に接続されている。また、配管52には、流路38b、流路36a、流路34b、及び配管52の内部の圧力を測定する圧力計56が設置されている。
上述のように、切削ブレード46をブレードマウント38に装着し、配管52、流路34b、流路36a、流路38b、及び吸引口40bを通じて、吸引源54の負圧を基台48の裏面48b側に作用させれば、切削ブレード46は、マウントフランジ40に固定される。
図1に示すように、切削ユニット14に装着された切削ブレード46と対向する位置には、切削ブレード46を自動で交換するオートブレードチェンジャ60が設けられている。図4は、オートブレードチェンジャ60の周辺の構造を模式的に示す斜視図である。
図4に示すように、オートブレードチェンジャ60の下方には、オートブレードチェンジャ60をX軸方向に移動させるオートブレードチェンジャ移動機構(移動手段)62が設けられている。
オートブレードチェンジャ移動機構62は、X軸方向に平行な一対のガイドレール64を備えており、ガイドレール64には、移動ブロック66がスライド可能に設置されている。移動ブロック66の下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、ガイドレール64と平行なボールネジ68が螺合されている。
ボールネジ68の一端部には、パルスモータ70が連結されている。パルスモータ70でボールネジ68を回転させれば、移動ブロック66はガイドレール64に沿ってX軸方向に移動する。
移動ブロック66の上部には、オートブレードチェンジャ60の筐体72が固定されている。筐体72の側方(切削ユニット14側)には、ブレードマウント38(スピンドル36の先端部)に切削ブレード46を取り付け、スピンドル36の先端部から切削ブレード46を取り外すブレード着脱ユニット(ブレード着脱手段)74が設けられている。
図5(A)は、ブレード着脱ユニット74の構造を模式的に示す斜視図であり、図5(B)は、ブレード着脱ユニット74の構造を模式的に示す一部断面平面図であり、図5(C)は、ブレード着脱ユニット74を切削ユニット14側から見た側面図である。
図5(A)、図5(B)、及び図5(C)に示すように、ブレード着脱ユニット74は、筐体72から延出するアーム76を備えている。アーム76の先端部には、円柱状に形成された基台78の第1底面78a側が固定されている。
基台78の第2底面78b側には、ブレード保持部80が設けられている。ブレード保持部80は、第2底面78bの中央から突出する押圧ピン80aと、押圧ピン80aの周囲に配置され切削ブレード46を把持する3個の爪80bと、押圧ピン80aを付勢するコイルばね80cと、を含む。
このように構成されたオートブレードチェンジャ60(ブレード着脱ユニット74)と切削ユニット14とは、オートブレードチェンジャ移動機構62と切削ユニット移動機構18とにより相対的に移動する。
具体的には、オートブレードチェンジャ60と切削ユニット14とは、切削ユニット14に対して切削ブレード46を着脱可能な着脱位置と、着脱位置よりも互いに離間した離間位置との間で移動する。
離間位置に位置付けられたオートブレードチェンジャ60と対向する位置には、図1に示すように、使用前又は使用後の複数の切削ブレード46を収容可能なブレードラック82が配置されている。
ブレードラック82に収容されている切削ブレード46は、例えば、オートブレードチェンジャ60によって搬出されて、ブレードマウント38に装着される。また、ブレードマウント38に装着されている切削ブレード46は、オートブレードチェンジャ60のブレード保持部80でスピンドルから取り外されて、ブレードラック82に収容される。
図1に示すように、基台4の上面には、オペレータによる各種の指示(指令)が入力される操作パネル(入力手段)84が設けられている。また、X軸移動機構、チャックテーブル10、切削ユニット14、切削ユニット移動機構18、圧力計56、オートブレードチェンジャ60、オートブレードチェンジャ移動機構62、操作パネル84等の各構成要素は、制御装置(制御手段)86に接続されている。
図6は、制御装置86の構成例を模式的に示すブロック図である。なお、図6では、制御装置86に関する接続関係の一部を併せて例示している。本実施形態に係る切削装置2では、例えば、ブレードマウント38に切削ブレード46を装着する旨の指示(装着指令)が操作パネル84に入力されると、制御装置86は、圧力計56により流路38b、流路36a、流路34b、及び配管52の内部の圧力を測定する。
制御装置86は、各種の情報を記憶可能な記憶部86aを備えており、圧力計56から送られた測定値(測定結果)は、この記憶部86aに記憶される。また、制御装置86は、圧力計56から送られた測定値を基に、ブレードマウント38に切削ブレード46が装着されているか否かを判定する判定部86bを備えている。
判定部86bは、圧力計56から送られた測定値を、あらかじめ記憶部86aに記憶されている判定用の基準値(閾値)と比較する。判定用の基準値は、ブレードマウント38に切削ブレード46が装着された状態の流路38b、流路36a、流路34b、及び配管52の内部の圧力に対応して設定される。
例えば、測定値が判定用の基準値より大きい場合、判定部86bは、ブレードマウント38に切削ブレード46が装着されていないと判定する。一方、測定値が判定用の基準値以下の場合、判定部86bは、ブレードマウント38に切削ブレード46が装着されていると判定する。
このように、圧力計56、記憶部86a、及び判定部86bは、ブレードマウント38に装着された切削ブレード46の有無を検出するブレード検出機構(ブレード検出手段)として機能する。
ブレードマウント38に切削ブレード46が装着されていないと判定された場合、制御装置86は、切削ユニット移動機構18、オートブレードチェンジャ60、及びオートブレードチェンジャ移動機構62を制御して、ブレードマウント38に切削ブレード46を装着する。
これに対して、ブレードマウント38に切削ブレード46が装着されていると判定された場合、制御装置86は、ブレードマウント38に切削ブレード46を装着することなく、警報装置(警報手段)88で警報を発する。
以上のように、本実施形態に係る切削装置2は、ブレードマウント38(スピンドル36の先端部)に装着された切削ブレード46の有無を検出するブレード検出機構(ブレード検出手段)と、警報を発する警報装置(警報手段)88と、を備え、操作パネル(入力手段)84に対して切削ブレード46をブレードマウント38に装着する旨の指示(装着指令)が入力されると、制御装置(制御手段)86は、ブレード検出機構で切削ブレード46が検出されない場合に指示の内容を実行し、ブレード検出機構で切削ブレード46が検出される場合に指示の内容を実行せず警報装置88で警報を発するように構成されている。
よって、ブレードマウント38に切削ブレード46が装着された状態で誤って装着の指示を入力した場合でも、切削装置2が破損することはない。このように、本実施形態に係る切削装置2によれば、切削ブレード46の交換作業を任意の工程から開始しても、オペレータの不注意等に起因する問題の発生を防止できる。
なお、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
4a 開口
6 X軸移動テーブル
8 防塵防滴カバー
10 チャックテーブル
10a 保持面
12 クランプ
14 切削ユニット(切削手段)
16 支持構造
18 切削ユニット移動機構(移動手段)
20 Y軸ガイドレール
22 Y軸移動プレート
24 Y軸ボールネジ
26 Z軸ガイドレール
28 Z軸移動プレート
30 Z軸ボールネジ
32 Z軸パルスモータ
34 スピンドルハウジング
34a 収容空間
34b 流路(吸引流路)
36 スピンドル
36a 流路(吸引経路)
38 ブレードマウント
38a 貫通穴
38b 流路(吸引経路)
40 フランジ部
40a 支持面
40b 吸引口
42 ボス部
44 ナット
46 切削ブレード
48 基台(ハブ基台)
48a 貫通穴
48b 裏面(接触面)
50 切り刃
52 配管(吸引流路)
54 吸引源
56 圧力計(ブレード検出手段)
60 オートブレードチェンジャ
62 オートブレードチェンジャ移動機構(移動手段)
64 ガイドレール
66 移動ブロック
68 ボールネジ
70 パルスモータ
72 筐体
74 ブレード着脱ユニット(ブレード着脱手段)
76 アーム
78 基台
78a 第1底面
78b 第2底面
80 ブレード保持部
80a 押圧ピン
80b 爪
80c コイルばね
82 ブレードラック
84 操作パネル(入力手段)
86 制御装置(制御手段)
86a 記憶部(ブレード検出手段)
86b 判定部(ブレード検出手段)
88 警報装置(警報手段)

Claims (2)

  1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、
    回転駆動されるスピンドルと該スピンドルの先端部に装着される切削ブレードとを有し該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削手段と、
    該切削ブレードを保持するブレード保持部を有し該スピンドルの先端部に対して該切削ブレードを着脱するブレード着脱手段と、
    該切削ブレードを着脱可能な着脱位置と該着脱位置よりも互いに離間した離間位置との間で該切削手段と該ブレード着脱手段とを相対的に移動させる移動手段と、
    該離間位置に位置付けられた該ブレード着脱手段に対応して配置され使用前又は使用後の複数の該切削ブレードを収容可能なブレードラックと、
    各種の指令が入力される入力手段と、
    各部の動きを制御する制御手段と、
    該スピンドルの先端部に装着された該切削ブレードの有無を検出するブレード検出手段と、
    所定の警報を発する警報手段と、を備え、
    該入力手段に対して該ブレード着脱手段で該切削ブレードを該スピンドルの先端部に装着する旨の装着指令が入力されると、該制御手段は、該ブレード検出手段で該切削ブレードが検出されない場合に該装着指令の内容を実行し、該ブレード検出手段で該切削ブレードが検出される場合に該装着指令の内容を実行せず該警報手段で警報を発することを特徴とする切削装置。
  2. 該切削手段は、円盤状のフランジ部と該フランジ部から突出したボス部とを有し該スピンドルの先端部に固定されるブレードマウントを備え、
    該切削ブレードは、該フランジ部に接触する接触面を有し中央部に該ブレードマウントの該ボス部が挿入される貫通穴が形成された円盤状の基台と該基台の外周部に形成された切り刃とを含み、
    該ブレードマウントは、該切削ブレードの該基台の該接触面側を吸引する吸引手段を備え、
    該吸引手段は、該基台の該接触面側を支持する該フランジ部の支持面側に開口した吸引口と、負圧を発生させる吸引源と、該吸引口と該吸引源とを繋ぐ吸引経路と、該吸引経路に設けられ該吸引経路内の圧力を測定して測定結果を該制御手段に送る圧力計と、を備え、
    該制御手段は、該ブレードマウントに該切削ブレードが保持された状態の該吸引経路内の圧力に対応して設定される基準値と、該圧力計から送られる該測定結果と、を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された該基準値と該測定結果とから該スピンドルの先端部に該切削ブレードが装着されているか否かを判定する判定部と、を備え、
    該ブレード検出手段は、該圧力計と該記憶部と該判定部とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の切削装置。
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