CN101402225B - 切削装置的切削刀片检测机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种切削装置的切削刀片检测机构，其能检测刀片的环状切削刃的使用范围，并具有：发光构件，配置在具有环状切削刃的刀片的旋转轴方向一侧；和受光构件，与发光构件对置配置在刀片的旋转轴方向另一侧，发光构件并列地配置有第一和第二发光体组，第一和第二发光体组通过将多根光纤的发光面分别在刀片径向上直列地彼此相邻地配置起来而成，构成第一发光体组的多根光纤和构成第二发光体组的多根光纤彼此错开半径大小的量，受光构件并列地配置有第一和第二受光体组，第一和第二受光体组通过将多根光纤的受光面分别在刀片径向上直列地彼此相邻地配置起来而成，构成第一受光体组的多根光纤和构成第二受光体组的多根光纤彼此错开半径大小的量。
Description
技术领域
本发明涉及一种切削刀片检测机构，其用于检测装备在对半导体晶片等晶片进行切削的切削装置上的切削刀片的状态。
背景技术
在半导体器件制造工序中，在大致圆板形状的半导体晶片的表面，通过格子状地排列的被称为间隔道的分割预定线划分有多个区域，在该划分出的区域上形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)或LSI(large scaleintegration：大规模集成电路)等器件。另外，通过沿着间隔道切断半导体晶片，将形成有器件的区域分割，从而制造出一个个半导体芯片。另外，关于在蓝宝石基板的表面层叠有氮化镓类化合物半导体等而成的光器件晶片，也通过沿着间隔道进行切断，来分割成一个个发光二极管、激光二极管等光器件，并广泛地应用于电气设备。
上述的半导体晶片和光器件晶片等的沿着间隔道的切断，通常通过被称为切割机的切削装置进行。该切削装置具有切削刀片检测机构，该切削刀片检测机构用来检测由于磨损而使直径减小的切削刀片的环状切削刃的更换时间和环状切削刃的崩刃。
上述切削刀片检测机构具有：供切削刀片的环状切削刃进入的刀片进入部；和与该刀片进入部对置地配置的发光体以及受光体。在该切削刀片检测机构中，受光体接收发光体所发出的光，将受光体所接收的光转换为与其光量对应的电压，由此来检测位于发光体和受光体之间的刀片进入部的切削刀片的环状切削刃的状态。(例如参照专利文献1)
专利文献1：日本实用新型登记第511370号公报
上述发光体和受光体通过将多个细的光纤捆束起来而构成。这样通过将多个细的光纤捆束起来而构成的发光体发出直径为大约1mm的圆形的光。另一方面，切削刀片的环状切削刃凸出1～2mm，当磨损其大约50～70％时就到了更换时间。然而，为了使用发出圆形光的发光体准确地检测出切削刀片的环状切削刃的磨损，使用以发光体和受光体的直径为中心的60％(例如0.6mm)的范围。因此，为了检测切削刀片的环状切削刃的使用范围(例如0.5～1mm)，需要分阶段地在切削刀片的径向上调节发光体和受光体。
发明内容
本发明是鉴于上述事实而完成的，其主要技术课题在于提供一种切削刀片检测机构，该切削刀片检测机构能够检测切削刀片的环状切削刃的使用范围，而无需分阶段地在切削刀片的径向上调节发光体和受光体。
为了解决上述主要技术课题，根据本发明提供一种切削装置的切削刀片检测机构，该切削装置的切削刀片检测机构包括：发光构件，其配置在具有环状的切削刃的切削刀片的旋转轴方向的一侧，所述环状的切削刃对保持在卡盘工作台上的被加工物进行切削，所述卡盘工作台用来保持被加工物；和受光构件，其与所述发光构件对置地配置在切削刀片的旋转轴方向的另一侧，并且接收由所述发光构件照射的光，所述切削装置的切削刀片检测机构的特征在于，
所述发光构件中并列地配置有第一发光体组和第二发光体组，所述第一发光体组和第二发光体组通过将多根光纤分别在所述切削刀片的径向上直列地彼此相邻地配置起来而成，所述光纤具有截面为圆形的发光面，并且构成所述第一发光体组的多根光纤的发光面和构成所述第二发光体组的多根光纤的发光面彼此错开半径大小的量地配置，
所述受光构件中并列地配置有第一受光体组和第二受光体组，所述第一受光体组和第二受光体组通过将多根光纤分别在所述切削刀片的径向上直列地彼此相邻地配置起来而成，所述光纤具有与构成所述发光构件的多根光纤的直径相同的直径，并具有截面为圆形的受光面，并且构成所述第一受光体组的多根光纤的受光面和构成所述第二受光体组的多根光纤的受光面彼此错开半径大小的量地配置，所述第一受光体组和所述第二受光体组分别与所述第一发光体组和所述第二发光体组对置地配置。
根据本发明的切削刀片检测机构，构成第一发光体组的多根光纤和构成第二发光体组的多根光纤彼此错开半径大小的量地在切削刀片的径向上直列排列，与第一和第二发光体组对应的第一和第二受光体组也同样地排列，所以能够检测切削刀片的圆环状的切削刃的可使用范围。因此，在将切削刀片更换为新的切削刀片的时候，只要调节了发光构件和受光构件的位置，则在切削刀片的圆环状的切削刃达到使用极限之前，都不需要再调节发光构件和受光构件的位置。
附图说明
图1是在本发明中装备有按照本发明构成的切削刀片检测机构的切削装置的立体图。
图2是装备在图1所示的切削装置上的主轴单元的主要部分立体图。
图3是表示装备在图1所示的切削装置上的切削刀片、与按照本发明构成的切削刀片检测机构的关系的说明图。
图4是表示构成图3所示的切削刀片检测机构的发光构件的第一发光体组和第二发光体组、与切削刀片的圆环状的切削刃的关系；以及第一受光体组和第二受光体组、与切削刀片的圆环状的切削刃的关系的说明图。
图5是构成图3所示的切削刀片检测机构的光电转换器伴随切削刀片的圆环状的切削刃的磨损而输出的电压信号的说明图。
图6是构成图3所示的切削刀片检测机构的光电转换器伴随切削刀片的圆环状的切削刃上产生的崩刃而输出的电压信号的说明图。
标号说明
1：切削装置；2：装置壳体；3：卡盘工作台；4：主轴单元；41：旋转主轴；43：切削刀片；44：刀片罩；461、462：切削液供给喷嘴；5：切削刀片检测机构；52：安装部件；53：支承部件；6：发光构件；60：光纤；61：第一发光体组；62：第二发光体组；63：光源；7：受光构件；70：光纤；71：第一受光体组；72：第二受光体组；73：光电转换器；8：控制构件；10：半导体晶片；11：摄像构件；12：显示构件；13：盒载置工作台；14：盒；15：临时放置工作台；16：搬出搬入构件；17：第一搬送构件；18：清洗构件；19：第二搬送构件。
具体实施方式
以下参照附图更详细地说明按照本发明构成的切削装置的切削刀片检测机构的优选实施方式。
在图1中表示装备有按照本发明构成的切削刀片检测机构的切削装置的立体图。图1所示的切削装置1具有大致长方体形状的装置壳体2。在该装置壳体2内沿切削进给方向即箭头X所示的方向可移动地配置有保持被加工物的卡盘工作台3。卡盘工作台3具有吸附卡盘支承座31、和配置在该吸附卡盘支承座31上的吸附卡盘32，在该吸附卡盘32的上表面即保持面上，通过使未图示的吸引构件动作，来吸引保持被加工物。另外，卡盘工作台3构成为可通过未图示的旋转机构旋转。此外，在卡盘工作台3上配置有夹紧器33，该夹紧器33用于固定环状框架，该环状框架经切割带来支承作为被加工物的后述的晶片。这样构成的卡盘工作台3通过未图示的切削进给构件沿箭头X所示的切削进给方向移动。
图1所示的切削装置1具有作为切削构件的主轴单元4。主轴单元4通过未图示的分度进给构件沿图1中箭头Y所示的分度进给方向移动，并且通过未图示的切入进给构件沿图1中箭头Z所示的切入进给方向移动。该主轴单元4具有：主轴壳体41，其安装在未图示的移动基座上，并且在分度方向即箭头Y所示的方向和切入方向即箭头Z所示的方向上进行移动调节；旋转主轴42，其可自由旋转地支承于该主轴壳体41；和切削刀片43，其安装在该旋转主轴42的前端部。例如如图2所示，切削刀片43具有圆盘状的基座431和圆环状的切削刃432，所述基座431由铝形成，所述切削刃432是通过镍镀将金刚石磨粒固定在该基座431的外周部侧面上而形成的，且其厚度形成为15～30μm。
参照图2继续说明，在上述主轴壳体41的前端部安装有覆盖切削刀片43的上半部的刀片罩44。在图示的实施方式中，刀片罩44由安装在主轴壳体41上的第一罩部件441、和安装在该第一罩部件441上的第二罩部件442构成。在第一罩部件441的侧面上设置有内螺纹孔441a和两个定位销441b，在第二罩部件442上，在与上述内螺纹孔441a对应的位置上设置有贯穿孔442a。另外，在第二罩部件442的与第一罩部件441对置的面上，形成有未图示的两个凹部，这两个凹部与上述两个定位销441b配合。这样构成的第一罩部件441和第二罩部件442通过使形成在第二罩部件442上的未图示的两个凹部与设置在第一罩部件441上的两个定位销441b配合来进行定位。另外，将紧固螺栓443贯穿插入到第二罩部件442的贯穿孔442a中，并使紧固螺栓443与设置在第一罩部件441中的内螺纹孔441a旋合，由此将第二罩部件442安装到第一罩部件441上。
在构成上述刀片罩44的第一罩部件441和第二罩部件442上分别配置有切削液供给管451、452。在该切削液供给管451、452的下端分别连接有切削液供给喷嘴461、462，该切削液供给喷嘴461、462分别配置在切削刀片43的圆环状的切削刃432的两侧，并朝圆环状的切削刃432的两侧面喷射切削液。此外，上述切削液供给管451、452与未图示的切削液供给构件连接。
在图示的实施方式中的、构成主轴单元4的刀片罩44的第一罩部件441上，配置有切削刀片检测机构5，该切削刀片检测机构5用于检测上述切削刀片43的圆环状的切削刃432的磨损或崩刃。参照图2至图4说明该切削刀片检测机构5。图示的实施方式中的切削刀片检测机构5包括：通过紧固螺栓51安装在上述第一罩部件441上的安装部件52；如图3所示可在上下方向滑动地配置在该安装部件52上的支承部件53；和相互对置地配置在该支承部件53的下端部的发光构件6和受光构件7。如图3所示，在安装部件52上形成有引导槽521，该引导槽521下方开放、并形成在上下方向上，且具有与上述支承部件53的厚度对应的槽宽。在该引导槽521中可沿上下方向滑动地配置有支承部件53。
上述支承部件53通过不锈钢或铝等金属材料形成为板状，且具有与上述引导槽521的槽宽对应的厚度，在该支承部件53的下部形成有供上述切削刀片43的环状的切削刃432进入的刀片进入凹部531，在该刀片进入凹部531的两侧设置有发光体安装部532和受光体安装部533。这样构成的支承部件53配置成可在形成于安装部件52的引导槽521的上下方向上滑动，并通过安装在安装部件52上的调节螺钉54在上下方向上移动调节。
如图4所示，上述发光构件6包括：第一发光体组61和第二发光体组62，它们以发光面朝向上述刀片进入凹部531的方式配置在支承部件53的发光体安装部532上；以及对该第一发光体组61和第二发光体组62发光的光源63。在第一发光体组61和第二发光体组62中，将截面分别为圆形的多根光纤60以发光面60a在上述切削刀片43的径向上直列地彼此相邻的方式配置。像这样多根光纤60在切削刀片43的径向上直列地配置的第一发光体组61和第二发光体组62彼此相邻地并列配置。另外，构成第一发光体组61的多根光纤60和构成第二发光体组62的多根光纤60彼此错开与半径相当的量地相邻配置。因此，在图示的实施方式中，在图4中，第一发光体组61的位置比第二发光体组62靠上方相当于光纤60的半径的量。此外，第一发光体组61和第二发光体组62在图示的实施方式中分别通过将8～12根直径为0.25～0.27的光纤直列地配置起来而构成。这样构成的第一发光体组61与第二发光体组62安装在支承部件53的发光体安装部532上，并且发光面60a侧的端部例如通过粘结剂固定。上述光源63例如由发光二极管(LED)构成，并由控制构件8控制。
接下来参照图4说明上述受光构件7。
受光构件7包括：第一受光体组71和第二受光体组72，它们以受光面朝向上述刀片进入凹部531的方式配置在支承部件53的受光体安装部533上；以及光电转换器73，其将通过该第一受光体组71和第二受光体组72接收的光转换为与其光量对应的电压。在第一受光体组71和第二受光体组72中，将截面分别为圆形的多根光纤70以受光面70a在上述切削刀片43的径向上直列地彼此相邻的方式配置。像这样多根光纤70在切削刀片43的径向上直列地配置的第一受光体组71和第二受光体组72彼此相邻地并列配置。另外，构成第一受光体组71的多根光纤70和构成第二受光体组72的多根光纤70彼此错开相当于半径的量地相邻配置。因此，在图示的实施方式中，图4中，第一受光体组71的位置比第二受光体组72靠上方相当于光纤70的半径的量。此外，第一受光体组71和第二受光体组72在图示的实施方式中，与上述第一发光体组61和第二发光体组62一样，分别通过将8～12根直径为0.25～0.27的光纤直列地配置起来而构成。这样构成的第一受光体组71和第二受光体组72安装在支承部件53的受光体安装部533上，并且受光面70a侧的端部例如通过粘结剂固定，受光面70a侧分别与上述发光构件6的第一发光体组61和第二发光体组62对置地配置。上述光电转换器73将第一受光体组71和第二受光体组72所接收的光的光量转换为电压值，并发送至控制构件8。
关于如上所述地构成的切削刀片检测机构5的、构成发光构件6的第一发光体组61和第二发光体组62、以及构成受光构件7的第一受光体组71和第二受光体组72，如图3所示，定位于切削刀片43的圆环状的切削刃432的两侧。另外，利用上述调节螺钉54来调节支承第一发光体组61和第二发光体组62以及第一受光体组71和第二受光体组72的支承部件53的上下方向的位置，以使得如图4所示，构成发光构件6的第二发光体组62的最上边的光纤60、和构成受光构件7的第二受光体组72的最上边的光纤70的直径部附近定位于切削刀片43的圆环状的切削刃432的外周缘。位于这样的位置的第一发光体组61和第二光发体组62以及第一受光体组71和第二受光体组72至少覆盖切削刀片43的圆环状的切削刃432中的可使用范围。因此，在更换了切削刀片43的时候，如果如上述那样利用调节螺钉54来调节支承第一发光体组61和第二发光体组62以及第一受光体组71和第二受光体组72的支承部件53的上下方向的位置，则在切削刀片43的圆环状的切削刃432达到使用极限之前，都不需要再调节第一发光体组61和第二发光体组62以及第一受光体组71和第二受光体组72的位置。
图示的实施方式中的切削刀片检测机构5如上所述地构成，以下说明其作用。
在切削刀片43旋转的状态下，控制构件8将发光构件6的光源63和受光构件7的光电转换器73加载(ON)。其结果为，从发光构件6的第一发光体组61和第二发光体组62朝向受光构件7的第一受光体组71和第二受光体组72照射光。然后，第一受光体组71和第二受光体组72所接收到的光被传送至光电转换器73，光电转换器73将与第一受光体组71和第二受光体组72所接收的光的光量对应的电压信号输出到控制构件8中。在切削刀片43的圆环状的切削刃432没有磨损的状态下，第一受光体组71和第二受光体组72所接收的光的光量少，随着磨损该光量逐渐增大。因此，在利用切削刀片43进行切削时，随着时间的经过，光电转换器73输出图5所示的电压信号。输入了光电转换器73所输出的电压信号的控制构件8将该电压信号与使用极限一起显示在后述的显示构件上，并且在达到了使用极限的情况下输出警报信号。另外，在利用切削刀片43进行切削时，在切削刀片43的圆环状的切削刃432的一部分发生了崩刃的情况下，光电转换器73如图6所示那样间歇地输出具有峰值的电压信号。输入了该电压信号的控制构件8将该电压信号显示在后述的显示构件上。这样，通过将光电转换器73所输出的电压信号显示在后述的显示构件上，操作者能够确认切削刀片43的圆环状的切削刃432已达到使用极限、以及切削刀片43的圆环状的切削刃432发生了崩刃。
返回图1继续说明，切削装置1具有摄像构件11，该摄像构件11用来拍摄保持在上述卡盘工作台3上的被加工物的表面，并检测应由上述切削刀片43进行切削的区域。该摄像构件11由显微镜和CCD照相机等光学构件构成。另外，切削装置1具有显示构件12，该显示构件12显示由摄像构件11所拍摄的图像和上述控制构件8的判定结果等。
在上述装置壳体2的盒载置区域13a中配置有盒载置工作台13，该盒载置工作台13载置收纳被加工物的盒。该盒载置工作台13构成为通过未图示的升降构件可在上下方向上移动。在盒载置工作台13上载置收纳作为被加工物的半导体晶片10的盒14。收纳在盒14中的半导体晶片10在表面上形成有格子状的间隔道，并在通过该格子状的间隔道划分出的多个矩形区域中形成有IC、LSI等器件。这样形成的半导体晶片10以背面贴附在安装于环状的支承框架F的切割带T的表面上的状态，收纳在盒14中。
另外，图示的实施方式中的切削装置包括：搬出搬入构件16，其将收纳在载置于盒载置工作台13上的盒14中的半导体晶片10(经切割带T支承在环状的框架F上的状态)搬出到临时放置工作台15上；第一搬送构件17，其将搬出到临时放置工作台15的半导体晶片10搬送到上述卡盘工作台3上；清洗构件18，其对在卡盘工作台3上进行了切削加工的半导体晶片10进行清洗；和第二搬送构件19，其将在卡盘工作台3上进行了切削加工的半导体晶片10搬送到清洗构件18。
接下来说明使用上述的切削装置1沿着预定的间隔道将半导体晶片10切断的切削作业。
通过利用未图示的升降构件使盒载置工作台13上下活动，收纳在载置于盒载置工作台13的盒14的预定位置上的半导体晶片10(经切割带T支承在环状的框架F上的状态)定位于搬出位置。接着，搬出搬入构件16进行进退动作，将定位于搬出位置的半导体晶片10搬出到临时放置工作台15上。被搬出到临时放置工作台15上的半导体晶片10通过第一搬送构件17的回转动作而被搬送到上述卡盘工作台3上。
当半导体晶片10被载置在卡盘工作台3上后，使未图示的吸引构件动作，将半导体晶片10吸引保持在卡盘工作台3上。另外，经切割带T支承半导体晶片10的环状的框架F被上述夹紧器33固定。这样保持有半导体晶片10的卡盘工作台3移动至摄像构件11的正下方。当卡盘工作台3定位于摄像构件11的正下方时，通过摄像构件11检测形成在半导体晶片10上的间隔道，对主轴单元4在分度方向即箭头Y方向上进行移动调节，以进行间隔道与切削刀片43的精密位置对准作业。
然后，将卡盘工作台3移动至位于切削刀片43下方的切削加工区域，使切削刀片43向预定方向旋转，并且在箭头Z所示的方向上切入进给预定量，使切削刀片43的最下端定位于到达切割带T的位置。然后，使吸引保持有半导体晶片10的卡盘工作台3在切削进给方向即箭头X所示的方向以预定的切削进给速度移动。其结果为，保持在卡盘工作台3上的半导体晶片10被切削刀片43沿着预定的间隔道切断(切削工序)。在实施该切削工序时，从切削液供给喷嘴462朝切削刀片43的侧面喷射切削液。
如上所述，在沿着预定的间隔道切断半导体晶片10之后，将卡盘工作台3在图1中箭头Y所示的方向上以相当于间隔道的间隔的量进行分度进给，并实施上述切削工序。另外，当沿着在半导体晶片10的预定方向上延伸的所有间隔道实施切削工序之后，使卡盘工作台3旋转90度，沿着半导体晶片10的在与预定方向正交的方向上延伸的间隔道执行切削工序，由此，格子状地形成在半导体晶片10上的所有间隔道被切削，从而分割为一个个器件。此外，分割出的一个个器件通过切割带T的作用而不会分散，而是维持支承在环状的框架F上的晶片的状态。
在如上所述地沿着半导体晶片10的间隔道结束了切削工序之后，保持有半导体晶片10的卡盘工作台3返回至最初吸引保持半导体晶片10的位置。然后解除对半导体晶片10的吸引保持。接着利用第二搬送构件19将半导体晶片10搬送到清洗构件18。搬送到清洗构件18的半导体晶片10在此进行清洗。这样进行了清洗的半导体晶片10在干燥后通过第一搬送构件17搬送到临时放置工作台15。然后，半导体晶片10借助于搬出搬入构件16收纳在盒14的预定位置。
在实施上述的切削工序时，上述切削刀片检测机构5也进行动作，通过如上述那样在显示构件12上显示光电转换器73所输出的电压信号，能够确认切削刀片43的圆环状的切削刃432的磨损状况和圆环状的切削刃432发生了崩刃的情况。
Claims (1)
1.一种切削装置的切削刀片检测机构，其包括：发光构件，其配置在具有环状的切削刃的切削刀片的旋转轴方向的一侧，所述环状的切削刃对保持在卡盘工作台上的被加工物进行切削，所述卡盘工作台用来保持被加工物；和受光构件，其与所述发光构件对置地配置在切削刀片的旋转轴方向的另一侧，并且接收由所述发光构件照射的光，所述切削装置的切削刀片检测机构的特征在于，
所述发光构件中并列地配置有第一发光体组和第二发光体组，所述第一发光体组和第二发光体组通过将多根光纤分别在所述切削刀片的径向上直列地彼此相邻地配置起来而成，所述光纤具有截面为圆形的发光面，并且构成所述第一发光体组的多根光纤的发光面和构成所述第二发光体组的多根光纤的发光面彼此错开半径大小的量地配置，
所述受光构件中并列地配置有第一受光体组和第二受光体组，所述第一受光体组和第二受光体组通过将多根光纤分别在所述切削刀片的径向上直列地彼此相邻地配置起来而成，所述光纤具有与构成所述发光构件的多根光纤的直径相同的直径，并具有截面为圆形的受光面，并且构成所述第一受光体组的多根光纤的受光面和构成所述第二受光体组的多根光纤的受光面彼此错开半径大小的量地配置，所述第一受光体组和所述第二受光体组分别与所述第一发光体组和所述第二发光体组对置地配置，并且
所述切削装置的所述切削刀片检测机构还包括光电转换器和控制构件，所述光电转换器将所述第一受光体组和所述第二受光体组所接收的光的光量转换为电压值，并发送至所述控制构件。
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