KR20200087699A - 피가공물의 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 가공 불량의 발생을 방지하는 것이 가능한 피가공물의 가공 방법을 제공한다.
[해결수단] 절삭 블레이드로 피가공물을 절삭하는 피가공물의 가공 방법으로서, 미리 결정된 주속(周速)으로 회전하는 절삭 블레이드를 피가공물에 절입시켜 피가공물을 절삭함으로써 마모된 절삭 블레이드의 외경을 산출하는 외경 산출 단계와, 외경 산출 단계에서 산출된 절삭 블레이드의 외경에 기초하여, 미리 결정된 주속과 마모 후의 절삭 블레이드의 주속의 차를 미리 결정된 값 이하로 하는 마모 후의 절삭 블레이드의 회전수를 산출하는 회전수 산출 단계와, 회전수 산출 단계에서 산출된 회전수에 대응하는 회전수로 마모 후의 절삭 블레이드를 회전시켜 피가공물에 절입시켜, 피가공물을 절삭하는 절삭 단계를 포함한다.

Description

피가공물의 가공 방법{WORKPIECE PROCESSING METHOD}
본 발명은 절삭 블레이드로 피가공물을 절삭하는 피가공물의 가공 방법에 관한 것이다.
IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration) 등을 포함하는 복수의 디바이스를 구비하는 반도체 웨이퍼를 분할함으로써, 디바이스를 각각 구비하는 복수의 디바이스 칩이 제조된다. 또한, 기판 상에 실장된 복수의 디바이스 칩을 수지를 포함하는 밀봉재(몰드 수지)로 피복하여 형성된 패키지 기판을 분할함으로써, 몰드 수지로 덮인 디바이스 칩을 각각 구비하는 복수의 패키지 디바이스가 제조된다.
상기 반도체 웨이퍼나 패키지 기판으로 대표되는 피가공물의 분할에는, 예컨대, 절삭 장치가 이용된다. 절삭 장치는, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 피가공물을 절삭하는 원환형의 절삭 블레이드가 장착되는 스핀들(회전축)을 구비한다. 절삭 블레이드를 스핀들의 선단부에 장착한 상태로 스핀들을 회전시키면, 절삭 블레이드가 회전한다. 그리고, 회전하는 절삭 블레이드를 척 테이블에 의해 유지된 피가공물에 절입시킴으로써, 피가공물이 절삭된다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
피가공물의 절삭에 이용되는 절삭 블레이드로서는, 예컨대, 다이아몬드 등을 포함하는 지립을 니켈 등을 포함하는 도금층으로 고정하여 형성된 환형의 절삭날을 구비하는 전주(電鑄) 허브 블레이드가 이용된다. 절삭 블레이드에 의한 피가공물의 절삭을 계속하면, 도금층이 마모되어 노출되어 있던 지립이 탈락하며, 새로운 지립이 도금층으로부터 노출된다. 이 작용은 자생발인이라고 불리고 있고, 자생발인에 의해 절삭 블레이드의 절삭 기능이 유지된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2010-129623호 공보
절삭 블레이드에 의해 피가공물을 절삭할 때, 절삭 블레이드가 장착된 스핀들의 회전수는 일정하게 유지된다. 한편, 절삭 블레이드를 피가공물에 절입시켜 절삭 가공을 행하면, 절삭 블레이드의 외주부(선단부)가 마모되어 절삭 블레이드의 외경이 작아진다. 그 때문에, 절삭 블레이드에 의한 피가공물의 절삭을 계속하면, 절삭 블레이드의 외주 가장자리의 속도[주속(周速)]가 서서히 저하된다.
절삭 블레이드의 주속이 저하되면, 절삭 블레이드가 피가공물에 절입될 때에 피가공물에 가해지는 부하(가공 부하)가 증대된다. 그 결과, 피가공물에 치핑(깨짐)이나 크랙 등의 가공 불량이 발생하여, 피가공물의 품질이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 가공 불량의 발생을 방지하는 것이 가능한 피가공물의 가공 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일양태에 따르면, 절삭 블레이드로 피가공물을 절삭하는 피가공물의 가공 방법으로서, 미리 결정된 주속으로 회전하는 상기 절삭 블레이드를 상기 피가공물에 절입시켜 상기 피가공물을 절삭함으로써 마모된 상기 절삭 블레이드의 외경을 산출하는 외경 산출 단계와, 상기 외경 산출 단계에서 산출된 상기 절삭 블레이드의 외경에 기초하여, 상기 미리 결정된 주속과 마모 후의 상기 절삭 블레이드의 주속의 차를 미리 결정된 값 이하로 하는 마모 후의 상기 절삭 블레이드의 회전수를 산출하는 회전수 산출 단계와, 상기 회전수 산출 단계에서 산출된 회전수에 대응하는 회전수로 마모 후의 상기 절삭 블레이드를 회전시켜 상기 피가공물에 절입시켜, 상기 피가공물을 절삭하는 절삭 단계를 포함하는 피가공물의 가공 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 상기 피가공물의 가공 방법에서는, 상기 외경 산출 단계와, 상기 회전수 산출 단계와, 상기 절삭 단계를 복수회 실시하여 상기 피가공물을 가공한다.
본 발명의 일양태에 따른 피가공물의 가공 방법에서는, 마모 후의 절삭 블레이드의 외경에 기초하여, 마모의 전후에 있어서의 절삭 블레이드의 주속의 차가 미리 결정된 값 이하가 되도록, 마모 후의 절삭 블레이드의 회전수를 제어한다. 이에 의해, 절삭 블레이드의 주속의 저하에 의한 가공 부하의 증대가 억제되어, 피가공물의 가공 불량의 발생이 방지된다.
도 1은 절삭 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2의 (A)는 마모 전의 절삭 블레이드를 나타내는 측면도이고, 도 2의 (B)는 마모 후의 절삭 블레이드를 나타내는 측면도이다.
도 3은 회전 제어 시스템을 나타내는 모식도이다.
도 4의 (A)는 절삭 블레이드의 회전수가 일정한 경우에 있어서의 절삭 블레이드의 주속을 나타내는 모식도이고, 도 4의 (B)는 절삭 블레이드의 회전수가 변경된 경우에 있어서의 절삭 블레이드의 주속을 나타내는 모식도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일양태에 따른 실시형태를 설명한다. 먼저, 본 실시형태에 따른 피가공물의 가공 방법에 이용하는 것이 가능한 절삭 장치의 구성예에 대해서 설명한다. 도 1은 절삭 장치(2)를 나타내는 사시도이다.
절삭 장치(2)는, 절삭 장치(2)를 구성하는 각 구성 요소가 탑재되는 기대(基臺)(4)를 구비하고, 기대(4)의 상면에는 X축 이동 기구(6)가 마련되어 있다. X축 이동 기구(6)는, X축 방향(가공 이송 방향, 전후 방향)을 따라 배치된 한 쌍의 X축 가이드 레일(8)을 구비하고, X축 가이드 레일(8)에는, X축 이동 테이블(10)이 X축 가이드 레일(8)을 따라 X축 방향으로 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.
X축 이동 테이블(10)의 하면(이면) 측에는 너트부(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 너트부에는, X축 가이드 레일(8)을 따라 배치된 X축 볼나사(12)가 나사 결합되어 있다. 또한, X축 볼나사(12)의 일단부에는 X축 펄스 모터(14)가 연결되어 있다. X축 펄스 모터(14)로 X축 볼나사(12)를 회전시키면, X축 이동 테이블(10)이 X축 가이드 레일(8)을 따라 X축 방향으로 이동한다. 또한, X축 이동 기구(6)에는, X축 이동 테이블(10)의 X축 방향에 있어서의 위치를 측정하는 X축 측정 유닛(도시하지 않음)이 마련되어 있어도 좋다.
X축 이동 테이블(10)의 상면(표면) 측에는, 원통형의 테이블 베이스(16)가 마련되어 있다. 또한, 테이블 베이스(16)의 상부에는, 피가공물(11)을 유지하는 척 테이블(유지 테이블)(18)이 마련되어 있다. 또한, 척 테이블(18)의 주위에는, 피가공물(11)을 지지하는 환형의 프레임(15)을 사방으로부터 파지하여 고정하는 4개의 클램프(20)가 마련되어 있다.
피가공물(11)은, 예컨대 실리콘 등의 반도체를 포함하는 원반형의 반도체 웨이퍼이다. 피가공물(11)은, 서로 교차하도록 격자형으로 배열된 분할 예정 라인(스트리트)에 의해 복수의 영역으로 구획되어 있고, 이 영역의 상면(표면) 측에는 각각, IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration) 등을 포함하는 디바이스가 형성되어 있다. 단, 디바이스의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에 제한은 없다.
피가공물(11)의 하면(이면) 측에는, 피가공물(11)보다 직경이 큰 원형의 테이프(다이싱 테이프)(13)가 첩부되어 있다. 예컨대 테이프(13)는, 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지를 포함하는 기재 상에, 고무계나 아크릴계의 점착층(풀층)을 형성함으로써 얻어지는 유연한 필름이다.
테이프(13)의 외주부는, 피가공물(11)보다 직경이 큰 개구를 중앙부에 구비하는 환형의 프레임(15)에 고정되어 있다. 그 때문에, 피가공물(11)은, 프레임(15)의 개구의 내측에 배치된 상태로, 테이프(13)를 통해 프레임(15)에 의해 지지되어 있다.
또한, 피가공물(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예컨대 피가공물(11)은, 실리콘 이외의 반도체(GaAs, InP, GaN, SiC 등), 유리, 세라믹스, 수지, 금속 등의 재료를 포함하는 임의의 형상의 웨이퍼여도 좋다. 또한, 피가공물(11)은, 직사각 형상의 기판에 실장된 복수의 디바이스 칩을 수지를 포함하는 밀봉재(몰드 수지)로 피복하여 형성된 패키지 기판이어도 좋다.
척 테이블(18)의 상면은, 피가공물(11)을 유지하는 유지면(18a)을 구성한다. 이 유지면(18a)은, X축 방향 및 Y축 방향(인덱싱 이송 방향, 좌우 방향)과 대략 평행하게 형성되어 있고, 척 테이블(18) 및 테이블 베이스(16)의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음) 등을 통해 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
척 테이블(18)은, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)에 연결되어 있고, Z축 방향(연직 방향, 상하 방향)과 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전한다. 또한, X축 이동 기구(6)에 의해 X축 이동 테이블(10)을 X축 방향으로 이동시킴으로써, 척 테이블(18)의 가공 이송이 행해진다.
척 테이블(18)의 근방에는, 피가공물(11)을 척 테이블(18) 상에 반송하는 반송 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또한, X축 이동 테이블(10)의 근방에는, 절삭 가공에 이용되는 절삭액(순수 등)의 폐액 등을 일시적으로 저류하는 워터 케이스(22)가 마련되어 있다. 워터 케이스(22)의 내부에 저류된 폐액은, 드레인(도시하지 않음) 등을 통해 절삭 장치(2)의 외부에 배출된다.
또한, 기대(4)의 상면에는, 문형의 지지 구조(24)가 X축 이동 기구(6)에 걸치도록 배치되어 있다. 지지 구조(24)의 전면의 상부에는, 2조의 이동 유닛(이동 기구)(26)이 마련되어 있다. 이동 유닛(26)은 각각, 지지 구조(24)의 전면에 Y축 방향을 따라 배치된 한 쌍의 Y축 가이드 레일(28)에 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. Y축 가이드 레일(28)에는, 이동 유닛(26)을 구성하는 Y축 이동 플레이트(30)가 Y축 가이드 레일(28)을 따라 Y축 방향으로 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.
Y축 이동 플레이트(30)의 후면(이면) 측에는 너트부(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 너트부에는, Y축 가이드 레일(28)을 따라 배치된 Y축 볼나사(32)가 각각 나사 결합되어 있다. 또한, 한 쌍의 Y축 볼나사(32)의 일단부에는 각각, Y축 펄스 모터(34)가 연결되어 있다.
Y축 펄스 모터(34)로 Y축 볼나사(32)를 회전시키면, Y축 이동 플레이트(30)가 Y축 가이드 레일(28)을 따라 Y축 방향으로 이동한다. 또한, 이동 유닛(26)에는, Y축 이동 플레이트(30)의 Y축 방향에 있어서의 위치를 측정하는 Y축 측정 유닛(도시하지 않음)이 마련되어 있어도 좋다.
Y축 이동 플레이트(30)의 전면(표면) 측에는 각각, 한 쌍의 Z축 가이드 레일(36)이 Z축을 따라 배치되어 있다. Z축 가이드 레일(36)에는, Z축 이동 플레이트(38)가 Z축 가이드 레일(36)을 따라 Z축 방향으로 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.
Z축 이동 플레이트(38)의 후면(이면) 측에는 너트부(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 너트부에는, Z축 가이드 레일(36)을 따라 배치된 Z축 볼나사(40)가 나사 결합되어 있다. Z축 볼나사(40)의 일단부에는, Z축 펄스 모터(42)가 연결되어 있다. Z축 펄스 모터(42)로 Z축 볼나사(40)를 회전시키면, Z축 이동 플레이트(38)가 Z축 가이드 레일(36)을 따라 Z축 방향으로 이동한다.
Z축 이동 플레이트(38)의 하부에는, 피가공물(11)을 절삭하기 위한 절삭 유닛(44)이 고정되어 있다. 또한, 절삭 유닛(44)에 인접한 위치에는, 피가공물(11)을 촬상하기 위한 촬상 유닛(카메라)(46)이 마련되어 있다. 또한, 도 1에서는 절삭 장치(2)가 2조의 절삭 유닛(44)을 구비하는 예를 나타내고 있지만, 절삭 장치(2)가 구비하는 절삭 유닛(44)의 수는 1조여도 좋다.
Y축 이동 플레이트(30)를 Y축 방향으로 이동시킴으로써, 절삭 유닛(44) 및 촬상 유닛(46)의 인덱싱 이송이 행해진다. 또한, Z축 이동 플레이트(38)를 Z축 방향으로 이동시키면, 절삭 유닛(44) 및 촬상 유닛(46)이 승강하여, 척 테이블(18)의 유지면(18a)에 대하여 대략 수직인 방향을 따라 이동한다.
절삭 유닛(44)은, 이동 유닛(26)에 지지된 통형의 하우징(48)을 구비한다. 이 하우징(48)의 내부에는, Y축 방향과 대략 평행하게 배치된 스핀들(50)(도 3 참조)이 수용되어 있다.
스핀들(50)의 일단 측의 선단부는 하우징(48)의 외부에 노출되어 있고, 이 선단부에는 환형의 절삭 블레이드(52)가 장착된다. 절삭 블레이드(52)로서는, 다이아몬드 등을 포함하는 지립을 니켈 등을 포함하는 도금층으로 고정하여 형성된 환형의 절삭날을 구비하는 전주 허브 블레이드나, 지립을 금속, 세라믹스, 수지 등을 포함하는 본드재로 고정하여 형성된 환형의 절삭날로 이루어지는 와셔 타입의 블레이드 등이 이용된다.
스핀들(50)의 타단측은, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 스핀들(50)의 선단부에 장착된 절삭 블레이드(52)는, 스핀들(50)을 통해 전달되는 회전 구동원의 동력에 의해 회전한다.
절삭 블레이드(52)의 근방에는, 피가공물(11)이나 절삭 블레이드(52)에 순수 등의 절삭액을 공급하는 노즐(54)이 마련되어 있다. 절삭 블레이드(52)로 피가공물(11)을 절삭할 때에는, 노즐(54)로부터 절삭액이 공급된다. 이에 의해, 피가공물(11) 및 절삭 블레이드(52)가 냉각되며, 절삭에 의해 생긴 부스러기(절삭 부스러기)가 씻겨 없어진다.
또한, 절삭 블레이드(52)의 하방에는, 절삭 블레이드(52)의 선단(하단)의 Z축 방향에 있어서의 위치(높이)를 검출하는 검출기(64)가 마련되어 있다. 검출기(64)의 구조 및 기능의 상세에 대해서는 후술한다.
X축 이동 기구(6), 척 테이블(18), 이동 유닛(26), 절삭 유닛(44), 촬상 유닛(46) 등의 구성 요소는 각각, 제어 유닛(제어부)(56)에 접속되어 있다. 이 제어 유닛(56)은, 피가공물(11)의 가공 조건 등에 맞추어, 절삭 장치(2)를 구성하는 각 구성 요소의 동작을 제어한다.
절삭 장치(2)에 의해, 피가공물(11)의 절삭 가공이 행해진다. 피가공물(11)을 절삭할 때는, 먼저, 피가공물(11)을 척 테이블(18)에 의해 유지한다. 구체적으로는, 피가공물(11)의 이면 측에 첩부되어 있는 테이프(13)를 척 테이블(18)의 유지면(18a)에 접촉시키며, 피가공물(11)을 지지하는 프레임(15)을 클램프(20)로 고정한다. 이 상태로 유지면(18a)에 흡인원의 부압을 작용시킴으로써, 피가공물(11)은 표면 측이 상방에 노출된 상태로 척 테이블(18)에 의해 흡인 유지된다.
다음으로, 척 테이블(18)을 회전시켜, 미리 결정된 분할 예정 라인의 길이 방향을 절삭 장치(2)의 가공 이송 방향에 맞춘다. 또한, 미리 결정된 분할 예정 라인의 연장선 상에 절삭 블레이드(52)가 배치되도록, 절삭 유닛(44)의 수평 방향에 있어서의 위치를 조정한다. 또한, 절삭 블레이드(52)의 하단이 피가공물(11)의 이면보다 하방에 배치되도록, 절삭 유닛(44)의 높이를 조정한다.
그 후, 절삭 블레이드(52)를 미리 결정된 회전수로 회전시키면서, 척 테이블(18)을 가공 이송 방향으로 이동시킨다. 그 결과, 절삭 블레이드(52)와 척 테이블(18)이 상대 이동하여, 절삭 블레이드(52)가 분할 예정 라인을 따라 피가공물(11)에 절입된다. 이에 의해, 피가공물(11)이 분할 예정 라인을 따라 분할된다.
단, 절삭 블레이드(52)에 의한 피가공물(11)의 가공의 내용에 제한은 없다. 예컨대, 절삭 블레이드(52)의 하단이 피가공물(11)의 표면보다 하방에서, 또한 피가공물(11)의 이면보다 상방에 배치되도록 절삭 블레이드(52)를 위치시켜, 피가공물(11)을 절삭하여도 좋다. 이 경우, 피가공물(11)에는 피가공물(11)의 두께보다 얕은 홈이 형성된다.
절삭 블레이드(52)를 이용한 피가공물(11)의 절삭을 계속하면, 절삭 블레이드(52)의 외주부(선단부)에서 마모가 생긴다. 도 2의 (A)는 마모 전의 절삭 블레이드(52a)를 나타내는 측면도이고, 도 2의 (B)는 마모 후의 절삭 블레이드(52b)를 나타내는 측면도이다.
마모 전의 절삭 블레이드(52a)는, 예컨대 피가공물(11)을 절삭하기 전의 절삭 블레이드(미사용의 절삭 블레이드)에 상당한다. 도 2의 (A)에서는, 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 외경을 X로 나타내고 있다. 피가공물(11)을 가공할 때의 절삭 블레이드(52)의 회전수는, 이 외경(X)의 값을 참조하여 결정된다.
절삭 블레이드(52)를 이용하여 피가공물(11)을 절삭하면, 회전하는 절삭 블레이드(52)와 피가공물(11)이 접촉하여 절삭 블레이드(52)의 외주부가 마모되어, 절삭 블레이드(52)의 외경이 작아진다. 도 2의 (B)에서는, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 외경을 x(x＜X)로 나타내고 있다.
여기서, 절삭 블레이드(52)의 회전수를 일정하게 유지한 채로 피가공물(11)의 절삭을 계속하면, 절삭 블레이드(52)의 외경이 서서히 감소하고, 그 결과, 절삭 블레이드(52)의 외주 가장자리의 속도(주속)가 저하된다. 그리고, 절삭 블레이드(52)의 주속이 저하되면, 절삭 블레이드(52)가 피가공물(11)에 절입될 때에 피가공물(11)에 가해지는 부하(가공 부하)가 증대한다. 이에 의해, 피가공물(11)에 치핑(깨짐)이나 크랙 등의 가공 불량이 발생하여, 피가공물(11)의 품질이 저하될 우려가 있다.
그래서, 본 실시형태에 따른 피가공물의 가공 방법에서는, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 외경(x)을 검출하고, 이 외경(x)에 기초하여, 마모의 전후에 있어서의 절삭 블레이드(52)의 주속의 차가 미리 결정된 값 이하가 되도록, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수를 제어한다. 이에 의해, 절삭 블레이드(52)의 주속의 저하에 의한 가공 부하의 증대가 억제되어, 피가공물(11)의 가공 불량의 발생이 방지된다.
절삭 장치(2)에는, 절삭 블레이드(52)의 회전을 제어하는 회전 제어 시스템(60)이 탑재되어 있다. 도 3은 회전 제어 시스템(60)을 나타내는 모식도이다. 본 실시형태에 따른 피가공물의 가공 방법을 이용할 때에는, 이 회전 제어 시스템(60)에 의해 절삭 블레이드(52)의 회전수가 제어된다.
회전 제어 시스템(60)은, 절삭 블레이드(52)의 선단(하단)의 위치를 검출하는 센서부(62)를 구비한다. 이 센서부(62)는, 절삭 블레이드(52)의 선단(하단)의 Z축 방향에 있어서의 위치(높이)를 검출하는 검출기(64)를 구비한다. 검출기(64)는, 직방체형으로 형성된 지지부(64a)와, 지지부(64a)의 상면으로부터 상방으로 돌출하며, Y축 방향에 있어서 서로 대향하는 투광부(64b) 및 수광부(64c)를 구비한다.
투광부(64b)는, 광 파이버 등을 통해 LED(Light Emitting Diode) 등으로 구성되는 광원(66)에 접속되어 있고, 수광부(64c)를 향하여 광을 조사 가능하게 구성되어 있다. 투광부(64b)로부터 조사된 광은, 수광부(64c)에 의해 수광된다. 또한, 수광부(64c)는, 광 파이버 등을 통해 광전 변환 소자 등으로 구성되는 광전 변환부(68)에 접속되어 있다. 광전 변환부(68)는, 투광부(64b)로부터 수광부(64c)에 도달한 광의 양에 대응하는 전기 신호(전압)를 생성한다.
검출기(64)는, 절삭 유닛(44)의 하방에 배치되어 있다. 절삭 블레이드(52)가 투광부(64b)와 수광부(64c) 사이의 영역과 중첩되도록 절삭 유닛(44)을 배치한 상태로, 이동 유닛(26)에 의해 절삭 유닛(44)을 하강시키면, 절삭 블레이드(52)의 선단부(하단부)가 투광부(64b)와 수광부(64c) 사이에 삽입된다.
투광부(64b)로부터 수광부(64c)를 향하여 광이 조사된 상태로, 투광부(64b)와 수광부(64c) 사이에 절삭 블레이드(52)가 삽입되면, 절삭 블레이드(52)의 하단의 위치(높이)에 따라, 투광부(64b)로부터 수광부(64c)에의 광의 조사가 차단되어, 수광부(64c)에 도달하는 광의 양이 감소한다. 그 때문에, 수광부(64c)의 수광량은 절삭 블레이드(52)의 하단의 위치와 대응한다. 그리고, 이 수광부(64c)의 수광량은, 광전 변환부(68)에 의해 전기 신호(전압)로 변환된 후, 제어 유닛(56)의 외경 산출부(72)에 출력된다.
또한, 절삭 유닛(44)의 위치를 제어하는 이동 유닛(26)은, 위치 검출부(70)와 접속되어 있다. 위치 검출부(70)는, 절삭 유닛(44)을 지지하는 Z축 이동 플레이트(38)(도 1 참조)의 Z축 방향에 있어서의 위치에 기초하여, 절삭 블레이드(52)의 Z축 방향에 있어서의 위치[예컨대, 절삭 블레이드(52)의 중심의 위치(높이)]를 검출한다. 그리고, 위치 검출부(70)에 의해 검출된 절삭 블레이드(52)의 위치의 정보는, 제어 유닛(56)의 외경 산출부(72)에 출력된다.
제어 유닛(56)은, 스핀들(50)에 장착된 절삭 블레이드(52)의 외경을 산출하는 외경 산출부(72)를 구비한다. 외경 산출부(72)는 먼저, 광전 변환부(68)에 의해 생성된 전압의 값에 기초하여 절삭 블레이드(52)의 하단의 위치를 특정한다.
예컨대, 외경 산출부(72)는 메모리에 의해 구성되는 기억부(76)와 접속되어 있다. 이 기억부(76)에는, 미리 취득된, 광전 변환부(68)에 의해 생성된 전압과 절삭 블레이드(52)의 하단의 위치의 관계를 나타내는 정보가 저장되어 있다. 그리고, 외경 산출부(72)는, 광전 변환부(68)로부터 입력된 전압과, 기억부(76)에 저장된 정보에 기초하여, 스핀들(50)에 장착된 절삭 블레이드(52)의 하단의 위치를 특정한다.
또한, 위치 검출부(70)는, 절삭 블레이드(52)의 하단의 위치와, 위치 검출부(70)에 의해 검출된 절삭 블레이드(52)의 위치의 정보에 기초하여, 절삭 블레이드(52)의 외경을 산출한다. 예컨대, 위치 검출부(70)에 의해 절삭 블레이드(52)의 중심의 위치가 검출되는 경우는, 이 절삭 블레이드(52)의 중심의 위치와, 절삭 블레이드(52)의 하단의 위치의 차분에 기초하여, 절삭 블레이드(52)의 외경이 산출된다.
외경 산출부(72)에 의해 산출된 절삭 블레이드(52)의 외경의 값은, 회전수 산출부(74)에 입력된다. 그리고, 회전수 산출부(74)는, 피가공물(11)의 절삭에 알맞은 절삭 블레이드(52)의 회전수를 산출한다.
전술한 바와 같이, 절삭 블레이드(52)를 이용한 피가공물(11)의 절삭을 계속하면, 절삭 블레이드(52)의 외주부에는 마모가 생겨, 절삭 블레이드(52)의 외경이 감소한다. 그 때문에, 절삭 블레이드(52)의 회전수가 일정하게 유지되고 있는 경우, 마모에 의해 절삭 블레이드(52)의 주속이 감소한다.
도 4의 (A)는 절삭 블레이드(52)의 회전수가 일정한 경우에 있어서의 절삭 블레이드(52)의 주속을 나타내는 모식도이다. 또한, 도 4의 (A)에서는, 마모 전의 절삭 블레이드(52a) 및 마모 후의 절삭 블레이드(52b)가 각각, 단위 시간당 각도 θ만큼 회전하는 모습을 나타내고 있다.
마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 외경을 X, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 외경을 x(x＜X)라고 하면, 마모의 전후에서 절삭 블레이드(52)의 회전수가 동일한 경우에는, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 주속(v)은, 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 주속(V)보다 작아진다. 그 때문에, 절삭 블레이드(52)의 마모가 진행되면, 피가공물(11)의 절삭 시에 피가공물(11)에 가해지는 부하가 증대되어, 피가공물(11)의 가공 불량이 생기기 쉬워진다.
그래서, 본 실시형태에서는, 절삭 블레이드(52)의 마모량, 즉 외경의 변화에 따라, 절삭 블레이드(52)의 회전수를 변경한다. 이에 의해, 마모 전후에서의 절삭 블레이드(52)의 주속을 동등하게 할 수 있어, 피가공물(11)의 가공 부하를 저감할 수 있다.
도 4의 (B)는 절삭 블레이드(52)의 회전수가 변경된 경우에 있어서의 절삭 블레이드(52)의 주속을 나타내는 모식도이다. 도 4의 (B)에서는, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수가 증가하여, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)가 단위 시간당 각도 θ+α만큼 회전하는 모습을 나타내고 있다. 절삭 블레이드(52)의 선단부가 마모된 경우에 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수를 적절하게 증가시킴으로써, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 주속(v)을 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 주속(V)에 근접시킬 수 있다.
그래서, 도 3에 나타내는 회전수 산출부(74)는, 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 주속(V)과 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 주속(v)의 차가 미리 결정된 값 이하가 되는 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수를 산출한다. 예컨대 회전수 산출부(74)는, 주속(v)이 주속(V)과 동일해지도록, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수를 산출한다.
구체적으로는, 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 회전수[절삭 블레이드(52)의 회전수의 초기값]를 Y, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수를 y라고 하면, 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 주속(V)은 V=πXY, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 주속(v)은 v=πxy로 표시된다. 그 때문에, 주속(v)을 주속(V)과 동일하게 하기 위한 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수는, πXY=πxy를 만족하는 y, 즉 y=XY/x로 표시된다.
또한, 회전수 산출부(74)는 기억부(76)와 접속되어 있고, 이 기억부(76)에는 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 외경(X)이나 회전수(Y) 등의 파라미터가 기억되어 있다. 회전수 산출부(74)에 의해 회전수의 산출이 행해질 때에는, 기억부(76)로부터 산출에 필요한 파라미터가 판독되어, 회전수 산출부(74)에 입력된다.
회전수 산출부(74)는, 외경 산출부(72)로부터 입력된 외경(x)의 값과, 기억부(76)로부터 입력된 외경(X) 및 회전수(Y)의 값에 기초하여, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수(y=XY/x)를 산출한다. 그리고, 회전수 산출부(74)에 의해 산출된 회전수(y)는, 절삭 블레이드(52)의 회전을 제어하는 회전 제어부(78)에 입력된다.
또한, 상기에서는 주속(V)과 주속(v)이 동일해지도록 회전수(y)를 산출하는 예에 대해서 설명하였지만, 회전수(y)는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 피가공물(11)에 가공 불량이 생기지 않는 범위에서, 주속(V)과 주속(v)이 달라지도록 회전수(y)를 산출하여도 좋다. 이 경우, 주속(V)과 주속(v)의 차의 허용 범위는, 피가공물(11) 및 절삭 블레이드(52)의 재질이나 가공 이송 속도 등의 가공 조건에 따라 적절하게 결정된다.
회전 제어부(78)는, 스핀들(50)에 연결된 회전 구동원을 제어하여, 회전수 산출부(74)에 의해 산출된 회전수(y)에 대응하는 회전수로 절삭 블레이드(52)를 회전시킨다. 예컨대 회전 제어부(78)는, 스핀들(50)의 회전수를 y로 설정한다. 이에 의해, 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 주속과 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 주속의 차가 미리 결정된 범위 내에 들어가도록, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수가 증가한다.
또한, 회전수 산출부(74)에 의해 산출된 회전수(y)와, 절삭 블레이드(52)의 실제의 회전수가 달라도 좋다. 예컨대, 산출된 회전수(y)가 소수값이고, 절삭 블레이드(52)의 회전수를 정수값으로 지정해야 할 필요가 있는 경우, 회전 제어부(78)는 절삭 블레이드(52)의 회전수를, 산출된 회전수(y)를 반올림한 값으로 설정하여도 좋다. 또한, 회전 제어부(78)는, 절삭 장치(2)의 사양 등에 따라, 피가공물(11)에 가공 불량이 생기지 않는 범위에서, 절삭 블레이드(52)의 회전수를 산출된 회전수(y)와 다른 값으로 설정하여도 좋다.
다음에, 상기 회전 제어 시스템(60)을 구비한 절삭 장치(2)를 이용하여 피가공물(11)을 가공하는, 피가공물의 가공 방법의 구체예에 대해서 설명한다.
먼저, 피가공물(11)을 절삭 장치(2)의 척 테이블(18)(도 1 참조)에 의해 흡인 유지한다. 그리고, 미리 결정된 주속으로 회전하는 절삭 블레이드(52)를 피가공물(11)에 절입시킴으로써, 피가공물(11)을 절삭한다. 이때의 절삭 블레이드(52)의 회전수와 주속은 각각, 전술한 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 회전수(Y), 주속(V)에 상당한다.
또한, 피가공물(11)의 가공의 구체적인 내용에 제한은 없다. 예컨대, 절삭 블레이드(52)로 피가공물(11)을 절단하는 가공이나, 절삭 블레이드(52)로 피가공물(11)의 표면에 홈을 형성하는 가공 등이 행해진다.
절삭 블레이드(52)에 의한 피가공물(11)의 가공을 계속하면, 절삭 블레이드(52)의 외주부가 마모되어, 절삭 블레이드(52)의 외경이 작아진다. 그래서, 절삭 블레이드(52)에 의한 피가공물(11)의 가공 시간이나 가공 횟수 등이 미리 결정된 값에 달하였다면, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)[도 2의 (B) 참조]의 외경(x)을 산출하는 외경 산출 단계를 실시한다. 전술한 바와 같이, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 외경(x)은, 도 3에 나타내는 센서부(62)와 위치 검출부(70)에 의해 취득된 위치 정보에 기초하여, 제어 유닛(56)의 외경 산출부(72)에 의해 산출된다.
다음에, 외경 산출 단계에서 산출된 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 외경(x)에 기초하여, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수(y)를 산출하는 회전수 산출 단계를 실시한다. 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수(y)는, 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 주속(V)과 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 주속(v)의 차가 미리 결정된 것 이하(예컨대 V=v)가 되도록 산출된다. 이 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수(y)의 산출은, 제어 유닛(56)의 회전수 산출부(74)에 의해 행해진다. 또한, 회전수(y)의 산출 방법의 구체예는 전술한 바와 같다.
다음에, 회전수 산출 단계에서 산출된 회전수(y)에 대응하는 회전수로 마모 후의 절삭 블레이드(52b)를 회전시켜 피가공물(11)에 절입시켜, 피가공물(11)을 절삭하는 절삭 단계를 실시한다.
절삭 단계에서는, 먼저, 회전수 산출 단계에서 산출된 회전수(y)에 대응하는 회전수[예컨대, 회전수(y)와 동일한 회전수]로, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)를 회전시킨다. 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수는, 제어 유닛(56)의 회전 제어부(78)에 의해 제어된다. 이에 의해, 마모 전의 절삭 블레이드(52a)의 주속(V)과 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 주속(v)의 차가 미리 결정된 값 이하가 된다.
다음에, 회전 제어부(78)에 의해 회전수가 제어된 마모 후의 절삭 블레이드(52b)를 피가공물(11)에 절입시킨다. 이에 의해, 피가공물(11)의 가공이 재개된다. 이때, 피가공물(11)은 주속이 올려진 상태의 마모 후의 절삭 블레이드(52b)에 의해 절삭되기 때문에, 피가공물(11)의 가공 부하는 작게 억제된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 피가공물의 가공 방법에서는, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 외경에 기초하여, 마모의 전후에 있어서의 절삭 블레이드(52)의 주속의 차가 미리 결정된 값 이하가 되도록, 마모 후의 절삭 블레이드(52b)의 회전수를 제어한다. 이에 의해, 절삭 블레이드(52)의 주속의 저하에 의한 가공 부하의 증대가 억제되어, 피가공물(11)의 가공 불량의 발생이 방지된다.
또한, 상기에서는 외경 산출 단계, 회전수 산출 단계 및 절삭 단계를 1회씩 실시하는 예에 대해서 설명하였지만, 외경 산출 단계, 회전수 산출 단계 및 절삭 단계를 복수회 실시하여 피가공물을 가공하여도 좋다. 즉, 하나의 피가공물(11)을 가공하는 동안에, 절삭 블레이드(52)의 회전수의 조정을 복수회 행하여도 좋다. 이에 의해, 마모에 의한 절삭 블레이드(52)의 주속의 저하가 보다 효과적으로 억제되어, 피가공물(11)의 가공 불량이 더욱 생기기 어려워진다.
그 외에, 상기 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
11 피가공물
13 테이프(다이싱 테이프)
15 프레임
2 절삭 장치
4 기대
6 X축 이동 기구
8 X축 가이드 레일
10 X축 이동 테이블
12 X축 볼나사
14 X축 펄스 모터
16 테이블 베이스
18 척 테이블(유지 테이블)
18a 유지면
20 클램프
22 워터 케이스
24 지지 구조
26 이동 유닛(이동 기구)
28 Y축 가이드 레일
30 Y축 이동 플레이트
32 Y축 볼나사
34 Y축 펄스 모터
36 Z축 가이드 레일
38 Z축 이동 플레이트
40 Z축 볼나사
42 Z축 펄스 모터
44 절삭 유닛
46 촬상 유닛(카메라)
48 하우징
50 스핀들
52 절삭 블레이드
52a 마모 전의 절삭 블레이드
52b 마모 후의 절삭 블레이드
54 노즐
56 제어 유닛(제어부)
60 회전 제어 시스템
62 센서부
64 검출기
64a 지지부
64b 투광부
64c 수광부
66 광원
68 광전 변환부
70 위치 검출부
72 외경 산출부
74 회전수 산출부
76 기억부
78 회전 제어부

Claims (2)

  1. 절삭 블레이드로 피가공물을 절삭하는 피가공물의 가공 방법으로서,
    미리 결정된 주속(周速)으로 회전하는 상기 절삭 블레이드를 상기 피가공물에 절입시켜 상기 피가공물을 절삭함으로써 마모된 상기 절삭 블레이드의 외경을 산출하는 외경 산출 단계와,
    상기 외경 산출 단계에서 산출된 상기 절삭 블레이드의 외경에 기초하여, 상기 미리 결정된 주속과 마모 후의 상기 절삭 블레이드의 주속의 차를 미리 결정된 값 이하로 하는 마모 후의 상기 절삭 블레이드의 회전수를 산출하는 회전수 산출 단계와,
    상기 회전수 산출 단계에서 산출된 회전수에 대응하는 회전수로 마모 후의 상기 절삭 블레이드를 회전시켜 상기 피가공물에 절입시켜, 상기 피가공물을 절삭하는 절삭 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외경 산출 단계와, 상기 회전수 산출 단계와, 상기 절삭 단계를 복수회 실시하여 상기 피가공물을 가공하는 것을 특징으로 하는, 피가공물의 가공 방법.
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