CN101011846B - 切削装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种如果切削工程中切削刀片破损能够自动地将该切削刀片更换成新的切削刀片的切削装置。该切削装置为具备保持被加工物的卡盘工作台、可以装卸地安装有切削被保持在卡盘工作台上的被加工物的切削刀片的切削机构、以及更换该切削机构的该切削刀片的切削刀片更换机构的切削装置，具备检测切削刀片的破损状态的破损检测机构，根据破损检测机构输出的检测信号控制切削机构和切削刀片更换机构的控制单元；该控制单元在破损检测机构检测到切削刀片的破损状态后停止切削机构的动作，控制切削刀片更换机构的动作。

Description

切削装置

技术领域

本发明涉及切削半导体晶片等被加工物的切削装置，更详细为，涉及具备切削被加工物的切削刀片的更换机构的切削装置。 

在例如半导体器件的制造工序中，在近似圆板形状的半导体晶片的表面形成为格子形状的称为“分割道(ストリ一ト)”的分割预定线，在由分割预定线划分的多个区域内形成IC、LSI等器件，通过沿分割预定线分割形成了该器件的各区域制造单个器件。作为分割半导体晶片的分割装置，一般使用作为切割装置的切削装置。该切削装置具备保持被加工物的卡盘工作台以及具有切削保持在该卡盘工作台上的被加工物的切削刀片的切削机构。 

上述切削装置中装备的切削刀片因使用而磨损，因此有必要定期地更换切削刀片。有人曾提出过自动地实施该切削刀片的更换的刀片自动更换装置(参照例如专利文献1)。该刀片自动更换装置具备装卸将切削刀片连接在旋转主轴的顶端上的连接螺母的连接螺母装卸机构，以及将切削刀片安装到旋转主轴的顶端或从其上取下的刀片装卸机构。并且，连接螺母装卸机构由根部可以摆动地配置的支持臂和配设在该支持臂顶端的螺母旋转机构构成，刀片装卸机构由根部可以摆动地配置的支持臂和配设在该支持臂顶端的刀片把持机构构成。 

[专利文献1]日本特许第2617876号公报 

但是，切削装置中装备的切削刀片有可能在切削过程中破损，如果用破损了的切削刀片继续进行切削作业，则晶片的预分割线上产生大量的缺口而损伤器件，降低质量。因此，即使预先设定更换时间，在更换时间之前切削刀片破损的情况下，切削刀片以破损的状态继续 进行切削作业。 

本发明就是鉴于上述问题，其主要技术课题就是要提供一种如果切削刀片在切削过程中有破损的征兆，能够自动地将该切削刀片更换成新的切削刀片的切削装置。 

为了解决上述主要技术问题，本发明提供一种具备保持被加工物的卡盘工作台、可以装卸地安装有切削被保持在该卡盘工作台上的被加工物的切削刀片的切削机构、以及更换该切削机构的该切削刀片的切削刀片更换机构，其特征在于：具备检测该切削刀片的破损状态的破损检测机构、以及根据来自该破损检测机构的检测信号控制该切削机构和该切削刀片更换机构的控制单元；该控制单元在该破损检测机构检测到该切削刀片的破损状态后，停止该切削机构的动作，控制该切削刀片更换机构的动作；上述切削刀片更换机构包括一个或两个切削刀片装卸机构，每个该切削刀片装卸机构具备一对切削刀片把持机构；上述切削刀片把持机构具备：多个把持上述切削刀片的毂环外周用的把持构件、使上述多个把持构件动作的把持构件动作机构、以及配置在上述多个把持构件的中心来卡入旋转主轴的顶端面上形成的卡合凹部中的定位机构。 

上述破损检测机构优选检测切削刀片进行切削时产生的AE信号的AE信号检测传感器。 

发明的效果：本发明的切削装置由于在破损检测机构检测到切削刀片的破损状态后停止切削机构的动作，控制切削刀片更换机构动作来更换切削刀片，因此能够将破损的切削刀片继续进行切削作业引起的被加工物上产生缺口或损伤防患于未然。 

图1是依本发明构成的切削装置的主要部分的透视图。 

图2是表示图1所示的切削装置的切削机构的透视图。 

图3是图1的A-A剖视图。 

图4是表示切削刀片安装到构成图1所示的切削装置的切削机构的主轴组件上的安装结构的透视图。 

图5是构成图1所示的切削装置的切削机构的主轴组件的主要部分透视图。 

图6是表示构成图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构的刀片架的透视图。 

图7是表示构成图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构的引导机构及定位机构的透视图。 

图8是表示构成图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构的第1连接螺母装卸机构和第2连接螺母装卸机构以及第1切削刀片装卸机构和第2切削刀片装卸机构的透视图。 

图9是构成图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构的连接螺母装卸机构的剖视图。 

图10是构成图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构的切削刀片装卸机构的剖视图。 

图11是图1所示的切削装置中装备的控制单元的方框图。 

图12是表示在切削刀片从正常状态变成破损状态期间，切削时产生的AE信号的变化的曲线。 

图13是表示图11所示的控制单元的控制过程的流程图。 

图14是用图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构进行刀片更换作业时，把持使用前的切削刀片的工序的说明图。 

图15是用图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构进行刀片更换作业时，取出连接螺母的工序的说明图。 

图16是用图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构进行刀片更换作业时，取出使用完的切削刀片的工序的说明图。 

图17是用图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构进行刀片更换作业时，切削刀片把持机构的翻转工序的说明图。 

图18是用图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构进行刀片更换作业时，安装使用前的切削刀片的工序的说明图。 

图19是用图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构进行刀片更换作业时，固定使用前的切削刀片的工序的说明图。 

图20是用图1所示的切削装置中装备的切削刀片更换机构进行刀片更换作业时，收起使用完的切削刀片的工序的说明图。 

具体实施方式

下面参照附图详细说明依本发明构成的切削装置的优选实施方式。 

图1表示依本发明构成的切削装置的主要部分的透视图。 

图1所示的切削装置具备静止底座2。该静止底座2上配设有保持被加工物并使其沿箭头X所示的切削进给方向移动的卡盘工作台机构3。 

图示实施方式中的卡盘工作台机构3具备配设在静止底座2上面的第1导轨31a和第2导轨31b。该第1导轨31a和第2导轨31b分别由一对轨道部件311、311构成，沿图中箭头X所示的切削进给方向互相平行地延伸设置。在该第1导轨31a和第2导轨31b上，分别可以沿第1导轨31a和第2导轨31b移动地配设有第1支持底座32a和第2支持底座32b。即，第1支持底座32a和第2支持底座32b上分别设置有被引导槽321、321，通过将该被引导槽321、321嵌合在构成第1导轨31a和第2导轨31b的一对轨道部件311、311上，第1支持底座32a和第2支持底座32b可以沿第1导轨31a和第2导轨31b移动。 

在第1支持底座32a和第2支持底座32b上分别配设有第1圆筒部件33a和第2圆筒部件33b，在该第1圆筒部件33a和第2圆筒部件33b的上端分别可以旋转地配设有第1卡盘工作台34a和第2卡盘 工作台34b。该第1卡盘工作台34a和第2卡盘工作台34b用多孔质陶瓷之类适当的多孔性材料构成，与图中未表示的吸引机构连接。因此，通过用图中未表示的吸引机构选择性地使第1卡盘工作台34a和第2卡盘工作台34b与吸引源连通，吸引并保持放置在载物面341、341上的被加工物。并且，第1卡盘工作台34a和第2卡盘工作台34b分别由配设在第1圆筒部件33a和第2圆筒部件33b内的脉冲电动机(图中未表示)适当地驱动旋转。另外，在第1圆筒部件33a和第2圆筒部件33b的上端分别配设有具有供第1卡盘工作台34a和第2卡盘工作台34b穿插的孔、覆盖上述第1支持底座32a和第2支持底座32b的第1盖部件35a和第2盖部件35b。在该第1盖部件35a和第2盖部件35b的上面分别配设有后述的用于检测切削刀片的位置的第1刀片检测机构36a和第2刀片检测机构36b。 

下面根据图1继续进行说明。图示实施方式中的卡盘工作台机构3具有使第1卡盘工作台34a和第2卡盘工作台34b分别在第1导轨31a和第2导轨31b上沿图1中的箭头X所示的切削进给方向移动的第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b。第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b分别由以下部件构成：平行地分别配设在构成第1导轨31a和第2导轨31b的一对轨道部件311、311之间的外螺纹杆371，可以旋转地支持外螺纹杆371的一端部的轴承372，连接在外螺纹杆371的另一端上、驱动该外螺纹杆371正转或逆转的脉冲电动机373。这种结构的第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b的各自的外螺纹杆371分别拧入上述第1支持底座32a和第2支持底座32b上形成的内螺纹322中。因此，通过分别驱动脉冲电动机373驱动外螺纹杆371正转或逆转，第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b能够使上述第1支持底座32a和第2支持底座32b上配设的第1卡盘工作台34a和第2卡盘工作台34b分别在第1导轨31a和第2导轨31b上沿图1中的箭头X所示的切削进给方向移动。 

图示实施方式的切削装置具备横跨上述第1导轨31a和第2导轨31b配设的门型支持框4。该门型支持框4由配设在第1导轨31a侧面的第1支柱41、配设在第2导轨31b侧面的第2支柱42，以及连接第1支柱41和第2支柱42的上端、沿与箭头X所示的切削进给方向垂直的用箭头Y表示的分度进给方向配设的支持梁43构成，在中央部位设置有允许上述第1卡盘工作台34a和第2卡盘工作台34b移动的开口44。第1支柱41和第2支柱42的上端分别形成得较宽，在该上端部分别设置有允许后述的切削机构的主轴组件移动的开口411和421。上述支持梁43的一个面上沿箭头Y所示的分度进给方向设置有一对导轨431、431，在另一个面上沿与图3所示纸面垂直的方向(图1中用箭头Y表示的分度进给方向)设置有一对导轨432、432。 

图示实施方式的切削装置具备可以沿上述门型支持框4的支持梁43上设置的一对导轨431、431移动地设置的第1调整机构(ァラィメント手段)5a和第2调整机构5b。第1调整机构5a和第2调整机构5b分别由移动块51，使该移动块51沿一对导轨431、431移动用的移动机构52、52和安装在移动块51上的摄像机构53、53构成。移动块51、51上分别设置有与上述一对导轨431、431嵌合的被引导槽511、511，通过将该被引导槽511、511嵌在一对导轨431、431上，移动块51、51能够沿一对导轨431、431移动。 

移动机构52、52分别由平行配设在一对导轨431、431之间的外螺纹杆521，可以旋转地支持外螺纹杆521的一端的轴承522，连接在外螺纹杆521的另一端上，驱动该外螺纹杆521正转或逆转的脉冲电动机523构成。这种结构的移动机构52、52各自的外螺纹杆521分别拧入上述移动块51、51上形成的内螺纹512中。因此，通过分别驱动脉冲电动机523驱动外螺纹杆521正转或逆转，移动机构52、52能够使移动块51、51在一对导轨431、431上沿图2中的箭头Y 所示的分度进给方向移动。 

上述移动块51、51上分别安装的摄像机构53、53分别具备拍摄器件(CCD)，拍摄的图像信号传输给图中没有表示的控制单元。 

构成上述门型支持框4的支持梁43的另一个面(与配设了上述第1调整机构5a和第2调整机构5b的面相反的面)上配设有第1切削机构6a和第2切削机构6b。下面参照图2和图3说明第1切削机构6a和第2切削机构6b。第1切削机构6a和第2切削机构6b分别具备分度移动底座61、切削移动底座62和主轴组件63。分度移动底座61的一个面上设置有与上述支持梁43的另一个面上设置的一对导轨432、432嵌合的被引导槽611、611，通过使该被引导槽611、611与一对导轨432、432嵌合，分度移动底座61能够沿一对导轨432、432移动。并且，在分度移动底座61的另一个面上，如图3所示沿箭头Z所示的切削进给方向(与第1卡盘工作台34a和第2卡盘工作台34b的载物面341垂直的方向)设置有一对导轨612、612(图3仅表示了一根导轨)。另外，分度移动底座61、61的一个面上设置有允许后述的分度进给机构的外螺纹杆穿插的避让槽613、613，两个避让槽在上下方向设有阶差。 

上述切削移动底座62由沿上下方向延伸的被支持构件621和从该被支持构件621的下端沿直角水平方向延伸的安装部分622构成。如图2所示，被支持构件621的安装部分622一侧的面上设置有与上述分度移动底座61的另一个面上设置的一对导轨612、612嵌合的被引导槽623、623(图3中仅表示了一个被引导槽)，通过使该被引导槽623、623与一对导轨612、612嵌合，切削移动底座62能够在一对导轨612、612上沿箭头Z所示的切削进给方向移动。这样一来，安装在分度移动底座61上的切削移动底座62如图1所示那样安装部分622从门型支持框4的安装了上述分度移动底座61的另一个侧面通过开口44，突出于安装了上述第1调整机构5a和第2调整机构5b 的一面地配置。 

上述主轴组件63分别安装在形成第1切削机构6a和第2切削机构6b的切削移动底座62的安装部分622的下面。该主轴组件63如图4所示分别具备：主轴壳体631，可以旋转地支持在该主轴壳体63 1上、由图中没有表示的伺服电动机驱动旋转的旋转主轴632，安装在该旋转主轴632顶端的刀片安装部件633，拧在旋转主轴632顶端设置的图中没有表示的外螺纹上、固定刀片安装部件633的固定螺母634，安装在刀片安装部件633上的切削刀片635，将该切削刀片635把持并固定在与刀片安装部件633之间用的连接螺母638。 

刀片安装部件633具备圆筒形安装部633a和设置在该安装部633a的一端的法兰盘633b，安装部633a的另一端(顶端)形成外螺纹633c。另外，在旋转主轴632的顶端面的轴心形成有卡合凹部632a。 

切削刀片635由用铝等金属材料形成、中央部有嵌合孔636a的环形毂环636和使磨砂部637突出的电铸磨砂部构成，所述磨砂部637通过镀镍将磨料固定在该环形毂环636的一个侧面上，通过刻蚀加工除去环形毂环636的外周形成切削刃。另外，环形毂环636的侧面突出形成有环形被把持部636b。该被把持部636b的外周面上形成有卡住构成后述的刀片更换装置的切削刀片把持机构的把持爪的环形沟槽636c。这种结构的切削刀片635使环形毂环636的嵌合孔636a嵌在刀片安装部件633的圆筒形安装部633a上。于是，通过将连接螺母638拧在圆筒形安装部633a上形成的外螺纹633c上，切削刀片635被刀片安装部件633的法兰盘633b和连接螺母638夹持固定。另外，在连接螺母638的侧面上彼此相差90°相位地设置有4个供后述的构成刀片更换装置的连接螺母装卸机构的旋转销嵌入的嵌合孔638a。并且，在连接螺母638的外周面上形成有卡住后述的构成刀片更换装置的连接螺母装卸机构的螺母把持爪的环形沟槽638b。 

另外，第1切削机构6a的旋转主轴632和第2切削机构6b的旋 转主轴632如图2所示，轴线方向沿箭头Y所示的分度进给方向地配设。并且，安装在第1切削机构6a的旋转主轴632上的切削刀片635和安装在第2切削机构6b的旋转主轴632上的切削刀片635彼此相对地配设。 

并且，图示实施方式的主轴组件63如图5所示具备覆盖上述轴壳体631的轴盖64以及安装在该轴盖64的顶端上、覆盖上述切削刀片635的刀片盖65。刀片盖65由安装在轴盖64的顶端上的第1盖部件651和安装在该第1盖部件651的前面、能够向侧面移动地配设的第2盖部件652构成，图中没有表示的空气活塞机构使该第2盖部件652位于图5中实线表示的开放位置和图5中双点划线表示的闭合位置。切削时该第2盖部件652位于图5中双点划线所示的闭合位置，更换切削刀片时位于图5中实线所示的开放位置。另外，第1盖部件651和第2盖部件652上分别配设有切削水供给喷嘴66(图5中仅表示了第2盖部件652上配设的切削水供给喷嘴66)。该第1盖部件651和第2盖部件652上配设的切削水供给喷嘴66与图中没有表示的切削水供给装置连接。 

在图示的实施方式中，第1切削机构6a的主轴组件63和构成第2切削机构6b的主轴组件63如图2所示分别在第1盖部件651、651上安装有作为检测切削刀片635的破损状态的破损检测机构的第1AE(Acoustic Emission，声发射)信号检测传感器600a和第2AE信号检测传感器600b。该第1AE信号检测传感器600a和第2AE信号检测传感器600b检测切削刀片635、635进行切削时产生的AE(Acoustic Emission，声发射)信号，将其检测信号传送给后述的控制单元。 

图示实施方式的第1切削机构6a和第2切削机构6b具备使上述分度移动底座61、61在一对导轨432、432上沿图2中的箭头Y所示的分度进给方向移动的分度进给机构64、64。分度进给机构64、 64分别由平行地配设在一对导轨432、432之间的外螺纹杆641，可以旋转地支持外螺纹杆641的一端的轴承642，连接在外螺纹杆641的另一端上、驱动该外螺纹杆641正转或逆转的脉冲电动机643构成。另外，外螺纹杆641、641分别配置在与上述分度移动底座61、61上设置的避让槽613、613相对应的高度位置上。这种结构的分度进给机构64、64各自的外螺纹杆641、641分别拧在上述分度移动底座61、61上形成的内螺纹614、614上。因此，通过分别驱动脉冲电动机643、643驱动外螺纹杆641、641正转或逆转，分度进给机构64、64的分度移动底座61、61能够在一对导轨432、432上沿图1中箭头Y所示的分度进给方向移动。该分度移动底座61、61移动时，外螺纹杆641、641穿插到分度移动底座61、61上设置的避让槽613、613中，由此允许分度移动底座61、61的移动。 

并且，图示实施方式的第1切削机构6a和第2切削机构6b如图2和图3所示具备使上述切削移动底座62、62在一对导轨612、612上沿箭头Z所示的切削进给方向移动用的切削进给机构67、67。切削进给机构67、67分别由平行地配设在一对导轨612、612之间的外螺纹杆671，可以旋转地支持外螺纹杆671的一端的轴承672，连接在外螺纹杆671的另一端上、驱动该外螺纹杆671正转或逆转的脉冲电动机673构成。这种结构的切削进给机构67、67各自的外螺纹杆671、671分别拧在上述切削移动底座62的被支持构件621上形成的内螺纹622a中。因此，通过分别驱动脉冲电动机673驱动外螺纹杆671正转或逆转，切削进给机构67、67的切削移动底座62能够在一对导轨622、622上沿图1和图3中箭头Z所示的切削进给方向移动。 

回到图1继续说明。图示实施方式的切削装置具备更换安装在上述旋转主轴632上的切削刀片635用的切削刀片更换机构7。切削刀片更换机构7配置在上述门型支持框4的后方(配设有第1切削机构6a和第2切削机构6b的一侧)。该切削刀片更换机构7具备：配设 在上述门型支持框4后方两侧的第1刀片架71a和第2刀片架71b，配设在该第1刀片架71a与第2刀片架71b之间的引导机构72，可以沿该引导机构72移动的可动基板73。 

第1刀片架71a和第2刀片架71b分别配置在离开上述旋转主轴632的位置上，隔着上述引导机构72相对配设。该第1刀片架71a和第2刀片架71b如图6所示具备支持板711以及安装在该支持板711上的第1刀片收纳机构712和第2刀片收纳机构713。支持板711固定在上述静止底座2上配设的支持底座710上。第1刀片收纳机构712由一端安装在支持板711上的支持轴712a、嵌插在该支持轴712a上的环形推压部件712b、配设在该推压部件712b与支持板711之间的弹力非常弱的压缩螺旋弹簧712c构成。另外，在支持轴712a的另一个端面上形成有卡合凹部712d。并且，在支持轴712a上设置有在切削刀片635插入另一端的外周面上的状态下限制位置的限制机构712e。该限制机构712e由滚珠和将该滚珠推向径向方向的外侧的弹簧构成，当作用在滚珠上的力达到预定值时限制功能起作用。因此，上述推压部件712b向支持轴712a的另一端的移动被限制机构712e限制。这种结构的第1刀片收纳机构712中，使用前的切削刀片635的毂环636上设置的嵌合孔636a嵌插到支持轴712a上，收纳多把使用前的切削刀片635。此时上述推压部件712b克服压缩螺旋弹簧712c的弹力后退。或者，使上述限制机构712e的滚珠后退，限制机构712e使切削刀片635位于支持轴712a的一端。这样一来，嵌插到支持轴712a上的切削刀片635在压缩螺旋弹簧712c的弹力的作用下通过推压部件712b被推向限制机构712e。因此，压缩螺旋弹簧712c和推压部件712b起将切削刀片635推向限制机构712e的推压机构的作用。 

并且，第2刀片收纳机构713也与上述第1刀片收纳机构712一样由一端安装在支持板711上的支持轴713a、嵌插在该支持轴713a 上的环形推压部件713b、配设在该推压部件713b与支持板711之间的弹力非常弱的压缩螺旋弹簧713c构成。另外，在支持轴713a的另一个端面上形成有卡合凹部713d。并且，在支持轴713a上设置有在切削刀片635插入另一端的外周面上的状态下限制位置的限制机构713e。该限制机构713e由滚珠和将该滚珠推向径向方向的外侧的弹簧构成，当作用在滚珠上的力达到预定值时限制功能起作用。因此，上述推压部件713b向支持轴713a的另一端的移动被限制机构713e限制。这种结构的第1刀片收纳机构713中，使用完的切削刀片635的毂环636上设置的嵌合孔636a嵌插到支持轴713a上，安装多把使用完的切削刀片635。此时上述推压部件713b克服压缩螺旋弹簧713c的弹力后退。或者，使上述限制机构713e的滚珠后退，限制机构713e使切削刀片635位于支持轴713a的一端。这样一来，嵌插到支持轴713a上的切削刀片635在压缩螺旋弹簧713c的弹力的作用下通过推压部件713b被推向限制机构713e。因此，压缩螺旋弹簧713c和推压部件713b起将切削刀片635推向限制机构713e的推压机构的作用。 

上述引导机构72如图7所示具备矩形引导板721以及设置在该引导板721的两侧、沿箭头X所示的切削进给方向延伸的一对导轨722、722。这种结构的引导机构72安装在图中没有表示的固定部件上。 

上述可动基板73的一端如图8所示安装有L字形状的被引导构件74，该被引导构件74的两侧配设有与上述一对导轨722、722相卡合的一对被引导轨道741、741。通过使这对被引导轨道741、741卡在上述一对导轨722、722上，可动基板73通过被引导构件74可以沿一对导轨722、722移动地被支持着。另外，在被引导构件74的上面安装有具备内螺纹742a的移动块742。 

在构成上述引导机构72的引导板721的下面，如图7中剖切表 示其一部分表示的那样，配设有使上述可动基板73沿一对导轨722、722移动的对位机构75。该对位机构75由与上述一对被引导轨道741、741平行配置，拧在上述移动块742的内螺纹742a中的外螺纹杆751，以及连接在该外螺纹杆751的一端上，安装在引导板721下面的脉冲电动机752构成。另外，外螺纹杆751的另一端由安装在引导板721下面的轴承753可以旋转地支持着。通过使脉冲电动机752正转或逆转，这种结构的对位机构75使可动基板73在一对导轨722、722上沿图7中的箭头X所示的方向移动。另外，对位机构75起如下作用：使后述的第1连接螺母装卸机构和第2连接螺母装卸机构位于与上述旋转主轴632的顶端面相对的刀片装卸位置上的连接螺母装卸机构定位机构的作用；使后述的切削刀片装卸机构位于与旋转主轴632的顶端面相对的刀片装卸位置上、与上述第1刀片架71a和第2刀片架71b的第1刀片收纳机构712相对的使用前刀片安装位置上、以及与第2刀片收纳机构713相对的使用完刀片安装位置上的切削刀片装卸机构作用。 

根据图8继续说明。在上述可动基板73的上面，配设有装卸上述主轴组件63的连接螺母638用的第1连接螺母装卸机构8a和第2连接螺母装卸机构8b，以及将切削刀片635装在旋转主轴632的顶端上或取下用的第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b。另外，第1连接螺母装卸机构8a和第1切削刀片装卸机构9a与第2连接螺母装卸机构8b和第2切削刀片装卸机构9b线对称地配设在可动基板73的上面。第1连接螺母装卸机构8a和第2连接螺母装卸机构8b配设在可动基板73上面设置的导轨731上，可以沿该导轨731移动地被支持着。该第1连接螺母装卸机构8a和第2连接螺母装卸机构8b分别具备螺母转动工具81和螺母把持机构82以及移动机构83。 

下面参照图8和图9说明上述螺母转动工具81。 

图示实施方式的螺母转动工具81具备上述导轨731上配设的电动机外壳811、配设在该电动机外壳811内的电动机812、连接在该电动机812的驱动轴812a上的旋转部件813。电动机外壳811的底壁811a上设置有卡在上述导轨731上的被引导沟槽811b，通过将被引导沟槽811b卡在导轨731上，电动机外壳811能够沿导轨731移动地被支持着。在图示实施方式中，如果电动机812正转，则使上述连接螺母638向松开方向旋转；如果逆转，则使连接螺母638向拧紧方向旋转。 

在上述旋转部件813的图9中的右端，彼此相差90°相位地配设有4个从右端面突出的转动销814。该转动销814的根部(图9中的左端)具备圆形卡合部814a，该卡合部814a可以滑动地配设在旋转部件813的图9中的右端设置的汽缸孔813a内。汽缸孔813a内配设有压缩弹簧815，该压缩弹簧815推动转动销814向图9中的右方移动。另外，汽缸孔813a的图9中的右端上设置有卡住转动销814的卡合部814a限制转动销814向右移动的制动器813b。上述4个转动销814配设在与上述连接螺母638上设置的4销个嵌合孔638a嵌合的位置上。 

上述螺母把持机构82由以下部件构成：彼此相隔90°相位地配设在上述旋转部件813的外周上的4个把持构件821，使这4个把持构件821在图9中实线表示的开放位置和双点划线表示的把持位置动作的驱动环822，使该驱动环822在图9中的实线所示的后退位置和双点划线所示的工作位置上动作的汽缸823。把持构件821在顶端(图9的右端)具备把持爪821a，根部(图9中的左端部)由支轴824可以摆动地支持在上述旋转部件813上。在被这样支持着的把持构件821与旋转部件813之间配设有压缩弹簧825，该压缩弹簧825推动把持构件821使把持爪821a一侧总是被向以支轴824为中心向径向外方即开放位置施力。 

驱动环822具备设置在图9中左端部的被引导部822a和设置在图9中右端部的驱动部822b，被引导部822a可以移动地支持在旋转部件813上。并且，驱动环822的驱动部822b与上述把持构件821相抵接。上述汽缸823配设在上述电动机外壳811的上壁811c上，其活塞杆823a连接在驱动环822上。 

这种结构的螺母把持机构82当从图9中实线所示的后退位置使汽缸823动作将驱动环822移动到双点划线所示的作用位置时，将把持构件821从实线所示的开放位置驱动到双点划线所示的把持位置。如此这般，当把持构件821被驱动到把持位置时，把持爪821a能够卡在上述连接螺母638的外周面上形成的环形沟槽638b内。 

上述移动机构83由像图8所示那样与导轨731平行配置的汽缸831和连接该汽缸831的活塞杆831a与上述电动机外壳811的连接构件832构成。通过使汽缸831动作，通过连接构件832使电动机外壳811沿导轨731移动。 

下面参照图8和图10说明上述第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b。 

图示实施方式的第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b配设在可动基板73上面设置的导轨732上，可以沿该导轨732移动地支持着。该第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b分别具备第1切削刀片把持机构91a和第2切削刀片把持机构91b，安装有该第1切削刀片把持机构91a和第2切削刀片把持机构91b的支持板92，使该支持板92转动的脉冲电动机93(参照图10)。 

第1切削刀片把持机构91a和第2切削刀片把持机构91b实际上为相同的结构，相同的部件上添加相同的附图标记进行说明。 

第1切削刀片把持机构91a和第2切削刀片把持机构91b具备多个(图示实施方式中为4个)把持上述切削刀片635的毂环636外周 用的把持构件911，使这4个把持构件911动作的把持构件动作机构912，配置在4个把持构件911的中心、卡入上述旋转主轴632的顶端面上形成的卡合凹部632a中的定位机构913。 

4个把持构件911彼此相差90°相位地沿圆周方向配设在把持构件动作机构912的外周上，顶端具备把持爪911a。把持构件动作机构912采用使4个把持构件911分别向径向动作的结构，安装在支持板92上。定位机构913由安装在把持构件动作机构912的端面中心的杆913a，可以滑动地安装在该杆913a的顶端、顶端形成为圆锥形状的定位部件913b，配设在该定位部件913b与把持构件动作机构912的端面之间的压缩弹簧913c构成。另外，定位部件913b与杆913a之间设置有防止定位部件913b在图示状态下从杆913a上脱落的阻挡机构。 

上述第1切削刀片把持机构91a和第2切削刀片把持机构91b的支持板92的中心如图10所示安装有转动轴921。通过将转动轴921的端面上形成的螺纹部921a穿插到支持板92的中心设置的孔中，将螺母922拧在该螺纹部921a上，转动轴921安装到支持板92上。另外，在转动轴921与支持板92之间，配设有图中没有表示的限制相对旋转的旋转限制机构。脉冲电动机93的驱动轴93a连接在该转动轴921上。脉冲电动机93配设在导轨732上配设的电动机外壳94内。电动机外壳94的底壁94a上设置有卡在上述导轨732上的被引导槽94b，通过将该被引导槽94b卡在导轨732上，电动机外壳94能够沿导轨732移动地被支持着。 

图示实施方式的第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b如图8所示具备使上述电动机外壳94沿导轨732移动的移动机构95。该移动机构95由与导轨732平行配设的汽缸951和连接该汽缸951的活塞杆951a与上述电动机外壳94的连接构件952构成。通过使汽缸951动作，通过连接构件952使电动机外壳94沿导轨732 移动。 

图示实施方式的切削装置具备图11所示的控制单元10。控制单元10从上述第1刀片检测机构36a、第2刀片检测机构36b、第1调整机构5a的摄像机构53、第2调整机构5b的摄像机构53、第1AE信号检测传感器600a、第2AE信号检测传感器600b等输入检测信号。于是，控制单元10根据检测机构输入的检测信号给上述第1切削进给机构37a、第2切削进给机构37b、移动机构52/52、第1切削机构6a、第2切削机构6b、分度进给机构64/64、切削进给机构66/66、对位机构75、第1连接螺母装卸机构8a、第2连接螺母装卸机构8b、第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b等输出控制信号。 

图示实施方式的切削装置为上述结构，下面主要参照图1和图2说明其动作。 

首先说明被加工物的切削加工。 

用图中没有表示的被加工物搬运机构将半导体晶片等被加工物搬运到第1卡盘工作台34a上。此时第1卡盘工作台34a位于图1所示的被加工物装卸位置。通过使图中没有表示的吸引机构动作，放置在第1卡盘工作台34a上的被加工物被吸引并保持在第1卡盘工作台34a上(第1被加工物保持工序)。 

上述那样吸引并保持有被加工物的第1卡盘工作台34a在第1切削进给机构37a动作的作用下位于第1调整机构5a的摄像机构53的正下方。当第1卡盘工作台34a位于摄像机构53的正下方时，摄像机构53拍摄保持在第1卡盘工作台34a上的被加工物的表面，检测被加工物的表面形成的切削区域。然后第1切削机构6a的分度进给机构64和第2切削机构6b的分度进给机构64动作，分别将切削刀片635与上述摄像机构53检测到的切削区域对正进行调整(第1调整工序)。 

在对保持在第1卡盘工作台34a上的被加工物进行第1调整工序期间，图中没有表示的被加工物搬运机构将被加工物搬运到位于图1所示的被加工物装卸位置上的第2卡盘工作台34b上。通过使图中没有表示的吸引机构动作，放置在第2卡盘工作台34b上的被加工物被吸引并保持在第2卡盘工作台34b上(第2被加工物保持工序)。 

当被加工物被吸引并保持在第2卡盘工作台34b上时，第2切削进给机构37b动作使第2卡盘工作台34b位于第2调整机构5b的摄像机构53的正下方。然后进行用第2调整机构5b检测保持在第2卡    盘工作台34b上的被加工物的需要切削的区域的第2调整工序。另外，第2调整工序与上述第1调整工序同样地进行。 

上述第1调整工序结束后，将第1卡盘工作台34a移动到切削区域。然后使第1切削机构6a的切削刀片635和第2切削机构6b的切削刀片635位于保持在第1卡盘工作台34a上的被加工物的切削区域。接着使第1切削机构6a的切削刀片635和第2切削机构6b的切削刀片635旋转并使第1卡盘工作台34a切削进给，通过这样对被保持在第1卡盘工作台34a上的被加工物实施预定的切削加工(第1切削工序)。 

上述第1切削工序结束后，将保持有进行过上述第2调整工序的被加工物的第2卡盘工作台34b移动到切削区域。然后在进行了上述第1切削工序后用第1切削机构6a和第2切削机构6b与上述第1切削工序一样对被保持在第2卡盘工作台34b上的被加工物进行第2切削工序。 

保持有上述第1切削工序结束后加工完的被加工物的第1卡盘工作台34a从切削区域移动到被加工物装卸位置。在这里解除对被保持在第1卡盘工作台34a上的加工完的被加工物的吸引保持。然后，加工完的被加工物被图中没有表示的被加工物搬运机构搬运到下一个工序。 

像上述那样将被加工物搬运到下一道工序后，进行将下一块半导体晶片10保持到第1卡盘工作台34a上的上述第1被加工物保持工序。然后依次进行上述第1调整工序、第1切削工序。 

保持有进行了上述第2切削工序、加工完的被加工物的第2卡盘工作台34b从切削区域移动到被加工物装卸位置。在这里解除对被保持在第2卡盘工作台34b上的加工完的被加工物的吸引保持。然后，加工完的被加工物被图中没有表示的被加工物搬运机构搬运到下一个工序。在这样将加工完的被加工物搬运到下一道工序后，进行将下一块被加工物保持到第2卡盘工作台34b上的上述第2被加工物保持工序。然后依次进行上述第2调整工序、第2切削工序。 

上述那样进行的第1切削工序和第2切削工序使第1切削机构6a和第2切削机构6b的切削刀片635的磨砂部637磨损。由于该磨损达到预定的量后不能维持切削精度，因此切削刀片635使用预定的时间后就有必要更换新的切削刀片。并且，在进行第1切削工序和第2切削工序中，第1切削机构6a和第2切削机构6b的切削刀片635的磨砂部637也有可能破损。如果在切削刀片635的磨砂部637破损的状态下继续进行切削作业，作为被加工物的晶片的分割预定线上会产生大量缺口，损伤器件，降低质量。因此希望检测出磨砂部637濒于破损的状况，在磨砂部637完全破损之前更换切削刀片635。下面就参照图12～图20说明检测到切削刀片635濒于破损的状况后，根据检测到的破损状况更换切削刀片635的更换作业。 

当进行上述第1切削工序和第2切削工序时，第1AE信号检测传感器600a和第2AE信号检测传感器600b分别检测AE信号，将该检测到的AE信号传送给控制单元10。图12为表示在切削刀片635的磨砂部637从正常状态变成破损状态期间，切削时产生的AE信号的变化的曲线。图12中横轴表示时间，纵轴表示电压(V)即、切削刀片635进行切削时产生的AE信号的的最大幅度的变化。图12 中，第1范围A为切削刀片635的磨砂部637正常时，AE信号为5V～7V的范围。图12中，第2范围B为切削刀片635的磨砂部637产生断裂或粘结材料疲劳等破损征兆时，AE信号为9V～12V。并且，在图12中，第三范围C为切削刀片635的磨砂部637完全破损时，AE信号在12V以上。 

下面参照图13所示的流程图说明输入上述第1AE信号检测传感器600a和第2AE信号检测传感器600b输出的AE信号，控制单元10控制上述第1切削进给机构37a和第2切削进给机构37b以及第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b的控制工序。 

首先，在步骤S1中控制单元10输入上述第1AE信号检测传感器600a输出的第1AE信号(AEa)，同时输入第2AE信号检测传感器600b输出的第2AE信号(AEb)。接着，控制单元10进入步骤S2，检查第1AE信号(AEa)是否在预定的设定电压值(9V)以上。如果在步骤S2中第1AE信号(AEa)比设定电压值(9V)小，则控制单元10判定第1切削机构6a的切削刀片635的磨砂部637正常，前进到步骤S3，检查第2AE信号(AEb)是否在预定的设定电压值(9V)以上。如果在步骤S3中第2AE信号(AEb)比设定电压值(9V)小，则控制单元10判定第2切削机构6b的切削刀片635的磨砂部637也正常，返回到上述步骤S1，反复进行步骤S1～步骤S3。 

如果在上述步骤S2中第1AE信号(AEa)在设定电压值(9V)以上，则控制单元10判定第1切削机构6a的切削刀片635的磨砂部637产生断裂或粘结材料疲劳等，前进到步骤S4，停止第1切削机构6a进行的切削作业。即，使第1切削机构6a的切削进给机构67动作，使主轴组件63移动到上方，同时停止切削刀片635的旋转。接着，控制单元10前进到步骤S5，进行第1切削机构6a的切削刀片635的更换作业。而如果在上述步骤S3中第2AE信号(AEb)在设定电压值(9V)以上，则控制单元10判定第2切削机构6b的切削 刀片635的磨砂部637产生断裂或粘结材料疲劳等，前进到步骤S6，停止第2切削机构6b进行的切削作业。即，使第2切削机构6b的切削进给机构67动作，使主轴组件63移动到上方，同时停止切削刀片635的旋转。接着，控制单元10前进到步骤S7，进行第2切削机构6b的切削刀片635的更换作业。 

下面参照图14～图20说明步骤S5和步骤S7中第1切削机构6a的切削刀片635和第2切削机构6b的切削刀片635的更换作业。 

首先，如图14所示，使切削刀片更换机构7的对位机构75(参照图7)动作，使可动基板73沿一对导轨722、722移动，使第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b的第1切削刀片把持机构91a位于与收纳有第1刀片架71a和第2刀片架71b上的使用前的切削刀片635的第1刀片收纳机构712相对的使用前刀片安装位置上。接着，使移动机构95动作，使第1切削刀片把持机构91a向第1刀片收纳机构712前进，将定位部件913b卡在第1刀片收纳机构712的支持轴712a的另一个端面上设置的卡合凹部712d中。然后使第1切削刀片把持机构91a的把持构件动作机构912动作，使4个把持构件911向径向方向内侧移动，使4个把持构件911顶端设置的把持爪911a卡入切削刀片635的环形毂环636上形成的环形沟槽636c中。结果，使用前的切削刀片635被4个把持构件911所把持(使用前切削刀片把持工序)。 

在进行了上述使用前切削刀片把持工序后，使移动机构95动作，使第1切削刀片把持机构91a后退，同时使上述对位机构75动作，如图15所示那样使第1连接螺母装卸机构8a和第2连接螺母装卸机构8b的螺母转动机构81和螺母把持机构82位于与旋转主轴632相对的刀片装卸位置。然后使移动机构83动作，使螺母转动机构81和螺母把持机构82向旋转主轴632前进。结果，旋转部件813上配设的4个转动销814与连接螺母638的端面相抵接，克服压缩弹簧815 的弹力后退。并且，使螺母把持机构82的汽缸823动作，使驱动环822移动到图9中双点划线所示的工作位置，使把持构件821在双点划线所示的把持位置动作，通过这样使把持爪821a卡入连接螺母638的外周面上形成的环形沟槽638b中。接着，驱动电动机812正转，当4个转动销814与连接螺母638上形成的4个嵌合孔638a对正时，卡入4个嵌合孔638a中。结果，电动机81 2的正转驱动力通过4个转动销814传递给连接螺母638，连接螺母638松弛，从刀片安装部件633上取出。这样从刀片安装部件633上取下的连接螺母638被螺母把持机构82的把持构件821把持(连接螺母取出工序)。另外，在进行连接螺母取出工序中，图15中省略掉的主轴组件63的第2盖部件652位于图5中实线所示的开放位置。 

进行了上述连接螺母取出工序后，使移动机构83动作，使螺母转动工具81和螺母把持机构82后退，同时使上述对位机构75动作，像图16所示那样使第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b的第2切削刀片把持机构91b位于与旋转主轴632相对的刀片装卸位置。接着，使移动机构95动作，使第2切削刀片把持机构91b向旋转主轴632前进，将定位部件913b卡入旋转主轴632的顶端面上形成的卡合凹部632a中。然后，使第2切削刀片把持机构91b的把持构件动作机构912动作，使4个把持构件911向径向方向内侧移动，将4个把持构件911的顶端设置的把持爪911a卡入切削刀片635的环形毂环636上形成的环形沟槽636c内。结果，使用完的切削刀片635由4个把持构件911把持(使用完切削刀片的取出工序)。 

进行了上述使用完切削刀片的取出工序后，像图17所示那样使移动机构95动作，使第2切削刀片把持机构91b后退，同时使脉冲电动机93(参照图10)动作，使支持板92旋转180°，将第1切削刀片把持机构91a和第2切削刀片把持机构91b翻转。结果，在上述使用前切削刀片把持工序中把持着使用前的切削刀片635的第1切削 刀片把持机构91a位于与旋转主轴632相对的刀片更换位置上(切削刀片把持机构翻转工序)。 

接着，像图18所示那样使移动机构95动作，使第1切削刀片把持机构91a向旋转主轴632前进，使定位部件913b卡入旋转主轴632的顶端面上形成的卡合凹部632a中。此时，被第1切削刀片把持机构91a的4个把持构件911把持的使用前的切削刀片635的环形毂环636的嵌合孔636a套在刀片安装部件633的圆筒形安装部633a上。然后使第1切削刀片把持机构91a的把持构件动作机构912动作，使4个把持构件911向径向外侧动作，解除4个把持构件911对切削刀片635的把持。结果，使用前的切削刀片635被安装到刀片安装部件633的圆筒形安装部633a上(使用前切削刀片安装工序)。 

进行了上述使用前切削刀片安装工序后，使移动机构95动作，使第1切削刀片把持机构91a后退，同时使对位机构75动作，像图1 9所示那样使第1连接螺母装卸机构8a和第2连接螺母装卸机构8b的螺母转动工具81以及在上述取出连接螺母的工序中把持着连接螺母638的螺母把持机构82位于与旋转主轴632相对的刀片装卸位置上。接着，使移动机构83动作，使螺母转动工具81和螺母把持机构82向旋转主轴632前进。结果，被螺母把持机构82把持的连接螺母638与刀片安装部件633的圆筒形安装部633a相抵接。然后驱动电动机812逆转，旋转力通过螺母转动机构81的4个转动销814传递给连接螺母638，连接螺母638拧紧在安装部633a上形成的外螺纹633c上。然后使螺母把持机构82的汽缸823动作，使驱动环822从图9中双点划线所示的把持位置移动到实线所示的开放位置。结果使用前的切削刀片635被刀片安装部件633的法兰盘633b和连接螺母638把持并固定(使用前切削刀片固定工序)。 

进行了上述使用前切削刀片固定工序后，使移动机构83动作，使螺母转动工具81和螺母把持机构82后退，同时使对位机构75动 作，使可动基板73沿一对导轨722、722移动，使第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b的第2切削刀片把持机构91b(把持使用完的切削刀片)位于与第1刀片架71a和第2刀片架71b中的第2刀片收纳机构713相对的使用完刀片收纳位置。接着，像图20所示那样使移动机构95动作，使第2切削刀片把持机构91b向第2刀片收纳机构713前进，将定位部件913b卡入第2刀片收纳机构713的支持轴713a的另一个端面上设置的卡合凹部713d内，同时将把持在第2切削刀片把持机构91b上的使用完的切削刀片635嵌在第2刀片收纳机构713的支持轴713a上进行收纳。然后，解除第2切削刀片把持机构91b对使用完的切削刀片635的把持(使用完切削刀片收纳工序)。接着，使移动机构95动作，使第2切削刀片把持机构91b后退，回到图8所示的状态。 

如上所述，图示实施方式的切削刀片更换装置由于在能够沿一对导轨722、722移动的可动基板73上配置第1连接螺母装卸机构8a和第2连接螺母装卸机构8b以及第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b，通过对位机构75分别位于刀片装卸位置、使用前刀片安装位置和使用完刀片收纳位置，因此，第1连接螺母装卸机构8a和第2连接螺母装卸机构8b以及第1切削刀片装卸机构9a和第2切削刀片装卸机构9b能够精确定位于与旋转主轴632的轴心相对的位置上，不会产生角度偏差。 

如上所述，由于第1切削机构6a的切削刀片635的磨砂部637或第2切削机构6b的切削刀片635的磨砂部637产生断裂等存在破损征兆时，控制单元10根据第1AE信号检测传感器600a或第2AE信号检测传感器600b输出的AE信号判定产生断裂等，停止第1切削机构6a或第2切削机构6b进行的作业来更换切削刀片635，因此，能够将破损的切削刀片继续进行切削作业引起的被加工物上产生缺口或损伤防范于未然。 

虽然以上根据图示的实施方式说明了本发明，但本发明并不局限于实施方式，能够在本发明的宗旨范围内进行种种变形。例如，虽然图示的实施方式举出具备第1切削机构6a和第2切削机构6b的切削装置的例子，但在切削机构为1个的情况下也可以将AE信号检测传感器安装在卡盘工作台上。 

Claims (2)

1.一种切削装置，具备保持被加工物的卡盘工作台、可以装卸地安装有切削被保持在该卡盘工作台上的被加工物的切削刀片的切削机构、以及更换该切削机构的该切削刀片的切削刀片更换机构，其特征在于：具备检测该切削刀片的破损状态的破损检测机构、以及根据来自该破损检测机构的检测信号控制该切削机构和该切削刀片更换机构的控制单元；该控制单元在该破损检测机构检测到该切削刀片的破损状态后，停止该切削机构的动作，控制该切削刀片更换机构的动作：

上述切削刀片更换机构包括一个或两个切削刀片装卸机构，每个该切削刀片装卸机构具备一对切削刀片把持机构；

上述切削刀片把持机构具备：多个把持上述切削刀片的毂环外周用的把持构件、使上述多个把持构件动作的把持构件动作机构、以及配置在上述多个把持构件的中心来卡入旋转主轴的顶端面上形成的卡合凹部中的定位机构。

2.如权利要求1所述的切削装置，该破损检测机构为检测该切削刀片进行切削时产生的AE信号的AE信号检测传感器。

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