CN101402227A - 切削刀片检测机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切削刀片检测机构，其能使发光部的出射端面和受光部的受光端面相对于切削刀片始终定位于适当的位置。该切削刀片检测机构使用于切削装置，该切削装置包括：卡盘工作台，其保持被加工物；和切削构件，其上可旋转地安装有切削刀片，该切削刀片在外周具有对保持于卡盘工作台的被加工物进行切削的切削刃，该切削刀片检测机构的特征在于，其包括：发光部；受光部，其接收从发光部射出的光；支承构件，其将发光部的出射端面和受光部的受光端面支承成夹着切削刀片的切削刃；和定位构件，其根据切削刀片的切削刃的磨损，使支承构件向切削刀片的旋转轴心方向移动，使发光部的出射端面和受光部的受光端面相对于切削刃定位于适当的位置。

Description

切削刀片检测机构

技术领域

本发明涉及一种切削装置中的切削刀片检测机构。

背景技术

在表面上形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(large scaleintegration：大规模集成电路)等数量众多的器件、并且由分割预定线(间隔道)划分成一个个的器件的半导体晶片，在利用磨削装置对背面进行磨削而加工至预定的厚度之后，通过切削装置(切割装置)切削分割预定线而分割成一个一个器件，并利用于移动电话、个人计算机等电气设备。

切削装置至少包括保持半导体晶片的卡盘工作台、和对保持在该卡盘工作台上的晶片进行切削的切削构件，切削装置能够将半导体晶片高精度地分割成一个一个器件。

在切削构件上，配置有切削刀片检测机构，该切削刀片检测机构的发光部的出射端面和受光部的受光端面以夹着切削刀片的切削刃的方式被定位，该切削刀片检测机构根据受光元件接收的光量的变化来检测切削刃的崩刃或磨损。构成为在切削刀片检测机构检测到了切削刃的崩刃或磨损的情况下，能够适当地更换切削刀片。

由于有时因切削产生的切屑会附着在发光部和受光部的端面上而无法适当地检测出切削刃的崩刃或磨损，因此以往在更换切削刀片时，要通过例如日本实用新型登记公报第2511370号中公开的清洁工具来清洗发光部和受光部的端面。

专利文献1：日本实用新型登记公报第2511370号

但是，切削刀片的切削刃从切削刀片的圆形基座凸出大约1～2mm、当以直径约为1mm左右的光束构成切削刀片检测机构时，为了检测切削刃的破损或磨损，必须跟随切削刃的磨损定期地在切削刀片的旋转轴方向上移动发光部的出射端面和受光部的受光端面，将发光部的出射端面和受光部的受光端面定位在切削刃的前端附近。由于以往是由操作员手动地进行旋转调整螺钉的作业，所以存在不胜其烦的问题。

发明内容

本发明鉴于这些问题而完成，其目的在于提供一种能使发光部的出射端面和受光部的受光端面相对于切削刀片的切削刃始终定位于适当的位置的切削刀片检测机构。

根据本发明，提供一种切削刀片检测机构，其使用于切削装置，该切削装置包括：卡盘工作台，其保持被加工物；和切削构件，切削刀片可旋转地安装于该切削构件，上述切削刀片在外周具有对保持于上述卡盘工作台的被加工物进行切削的切削刃，该切削刀片检测机构的特征在于，该切削刀片检测机构包括：发光部；受光部，其接收从上述发光部射出的光；支承构件，其将上述发光部的出射端面和上述受光部的受光端面支承成将上述切削刀片的切削刃夹在两端面之间；和定位构件，其根据上述切削刀片的切削刃的磨损，使上述支承构件向上述切削刀片的旋转轴心方向移动，使上述发光部的出射端面和上述受光部的受光端面相对于上述切削刃定位于适当的位置。

优选的是，上述定位构件包括：光量检测部，其检测上述受光部接收到的光量；基准光量存储部，其存储作为上述受光部接收的基准的光量；以及支承构件进给部，将由上述光量检测部检测到的光量和上述基准光量存储部中存储的光量进行比较，在由上述光量检测部检测到的光量超过了上述基准光量存储部中存储的光量时，上述支承构件进给部使上述支承构件向上述切削刀片的旋转轴心方向以预定量进给。

优选的是，上述切削刀片检测机构还包括磨损管理部，该磨损管理部根据上述受光部接收到的光量来管理上述切削刀片的切削刃的磨损，上述磨损管理部具有进给量存储部，在上述支承构件进给部使上述支承构件进给了预定量时，该进给量存储部存储进给量。

根据本发明的切削刀片检测机构，对应于切削刀片的切削刃的磨损，使支承构件向切削刀片的旋转轴心方向移动，将发光部的出射端面和受光部的受光端面相对于切削刃定位于适当的位置，所以省掉了手动定位发光部的出射端面和受光部的受光端面的麻烦，能够提高生产效率。

附图说明

图1是切削装置的外观立体图。

图2是表示与框架成为一体的晶片的立体图。

图3是切削构件的分解立体图。

图4是切削构件的立体图。

图5是表示切削刀片检测机构的机构部的结构的图。

图6是表示本发明实施方式的切削刀片检测机构的整体结构的图。

标号说明

2：切削装置；18：卡盘工作台；24：切削构件；26：主轴；28：切削刀片；28a：切削刃；50：切削刀片检测机构；56：脉冲马达；60：移动单元；64：发光部；66：发光元件；68、78：光纤；72：出射端面；76：受光元件；82：受光端面。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1表示能够将晶片切割从而分割成一个个芯片(器件)的切削装置(切割装置)2的外观。

在切削装置2的前表面侧设置有操作构件4，该操作构件4用于由操作员输入加工条件等对装置的指示。在装置上部设置有CRT等的显示构件6，显示构件6显示对操作员的引导画面或由下述摄像构件拍摄到的图像。

如图2所示，在切割对象即晶片W的表面上，正交地形成有第一间隔道S1和第二间隔道S2，大量器件D被第一间隔道S1和第二间隔道S2划分开地形成在晶片W上。

晶片W粘贴在粘贴带、即切割带T上，切割带T的外周缘部粘贴在框架F上。由此，晶片W成为经切割带T支承在框架F上的状态，在图1所示出的晶片盒8中收纳有多块(例如25块)晶片。晶片盒8载置于可上下移动的盒升降机9上。

在晶片盒8的后方配置有搬出搬入构件10，该搬出搬入构件10从晶片盒8中搬出切削前的晶片W，并且将切削后的晶片搬入到晶片盒8中。在晶片盒8和搬出搬入构件10之间设置有临时放置区域12，该临时放置区域12是临时载置作为搬出搬入对象的晶片的区域，在临时放置区域12中配置有使晶片W对准于固定位置的对位构件14。

在临时放置区域12的附近配置有搬送构件16，该搬送构件16具有吸附并搬送与晶片W成为了一体的框架F的回转臂，搬出至临时放置区域12的晶片W由搬送构件16吸附并搬送至卡盘工作台18上，晶片W被吸引在该卡盘工作台18上，并且利用多个固定构件(夹紧器)19来固定框架F，由此，晶片W保持在卡盘工作台18上。

卡盘工作台18构成为可旋转并且可在X轴方向上往复移动，在卡盘工作台18的X轴方向的移动路径的上方，配置有检测晶片W的应切削的间隔道的校准构件20。

校准构件20具有对晶片W的表面进行摄像的摄像构件22，根据通过摄像获得的图像，通过图案匹配等处理能够检测出应切削的间隔道。由摄像构件22获得的图像显示在显示构件6中。

在校准构件20的左侧配置有对保持在卡盘工作台18上的晶片W实施切削加工的切削构件24。切削构件24与校准构件20一体地构成，并且两者联动地在Y轴方向和Z轴方向上移动。

切削构件24构成为在可旋转的主轴26的前端安装有切削刀片28，并且该切削构件24可在Y轴方向和Z轴方向上移动。切削刀片28位于摄像构件22的X轴方向的延长线上。

参照图3，表示切削构件24的分解立体图。图4是切削构件24的立体图。25是切削构件24的主轴壳体，在主轴壳体25中可旋转地收纳有由未图示的伺服马达驱动旋转的主轴26。切削刀片28是电铸刀片，其在外周部具有在镍母材中分散金刚石磨粒而形成的切削刃28a。

30是覆盖切削刀片28的刀片罩，在该刀片罩30上安装有沿着切削刀片28的侧面伸长的切削液喷嘴32。切削液经由管34供给到切削液喷嘴32。刀片罩30具有螺纹孔36、38。

40是装卸罩，其具有当安装在刀片罩30上时沿着切削刀片28的侧面伸长的切削液喷嘴42。切削液经由管44提供给切削液喷嘴42。

通过将螺钉48贯穿插入装卸罩40的圆孔46中并旋合到刀片罩30的螺纹孔36中，装卸罩40就固定在刀片罩30上。由此，如图4所示，切削刀片28的大致上半部分被刀片罩30和装卸罩40所覆盖。

50是刀片检测单元(刀片检测机构)，其通过螺钉54安装在刀片罩30上。在刀片检测单元50上安装有由发光元件和受光元件构成的未图示的刀片传感器，通过该刀片传感器来检测切削刀片28的切削刃28a的状态。

在由刀片传感器检测出了切削刃28a的崩刃的情况下，将切削刀片28更换成新的切削刀片。55是用于调整刀片传感器的位置的调整螺钉。在更换切削刀片28时，如图3所示将装卸罩40从刀片罩30上卸下，在该状态下更换切削刀片28。

参照图1对这样构成的切削装置2的作用进行说明。关于收纳在晶片盒8中的晶片W，由搬出搬入构件10夹持框架F，将搬出搬入构件10移动向装置后方(Y轴方向)，并在临时放置区域12中解除该夹持，由此晶片W被载置到临时放置区域12。然后，通过使对位构件14向彼此靠近的方向移动，晶片W定位于固定的位置。

接着，由搬送构件16吸附框架F，通过搬送构件16的回转，与框架F成为一体的晶片W被搬送至卡盘工作台18上，并由卡盘工作台18保持。然后，使卡盘工作台18在X轴方向上移动，使晶片W定位在校准构件20的正下方。

在校准构件20检测应切削的间隔道的校准时的图案匹配所使用的图像需要在切削前预先获得。所以，当晶片W定位在校准构件20的正下方时，摄像构件22对晶片W的表面进行摄像，并将拍摄到的图像显示在显示构件6上。

以下，对利用摄像构件22进行的校准的概要进行说明。切削装置2的操作员通过操作操作构件4，利用摄像构件22进行摄像，一边缓慢地移动在显示构件6上显示出的图像，一边搜索成为图案匹配的目标的关键图案(key pattern)。该关键图案利用了例如器件D中的电路的特征部分。

当操作员确定了关键图案时，包含该关键图案的图像被存储在切削装置2的校准构件20所具有的存储器中。此外，通过坐标值等求出该关键图案与间隔道S1、S2的中心线之间的距离，并将该值也存储在存储器中。

接着，通过在画面上缓慢地移动摄像图像，利用坐标值等求出相邻的间隔道与间隔道之间的间隔(间隔道间距)，并将间隔道间距的值也存储在校准构件20的存储器中。

在沿晶片W的间隔道进行切断时，利用校准构件20进行所存储的关键图案的图像与由摄像构件22实际拍摄获得的图像的图案匹配。该图案匹配在至少两个点上实施，这两个点沿着在X轴方向上延伸的同一间隔道S1相互分离。

首先，一边在画面上缓慢地移动在A点拍摄到的图像，一边进行所存储的关键图案和实际图像的关键图案的图案匹配，在图案匹配了的状态下将画面固定。

在这样根据A点的摄像画面实施了图案匹配之后，在X轴方向上移动卡盘工作台18，在与A点在X轴方向上相距很远的B点进行图案匹配。

此时，不是从A点一次性移动至B点来进行图案匹配，而优选的是根据需要在去向B点的移动中途的多个部位实施图案匹配，并使卡盘工作台18稍稍旋转来进行θ修正，以便修正Y轴方向上的偏移，并最终在B点实施图案匹配。

当A点和B点处的图案匹配完成时，连接两个关键图案的直线与间隔道S1平行，通过将切削构件24在Y轴方向上移动相当于关键图案与间隔道S1的中心线的距离的量，来进行将要切削的间隔道与切削刀片28的对位。

在将要切削的间隔道与切削刀片28进行了对位的状态下，当使卡盘工作台18在X轴方向上移动，并且在使切削刀片28高速旋转的同时使切削构件24下降时，则已对位了的间隔道被切削。

在利用切削刀片28切削间隔道时，在从切削液供给喷嘴32、42向切削刀片28和晶片W喷出切削液的同时，执行间隔道的切削。通过向切削刀片28喷出切削液，来使切削刀片28冷却。

使切削构件24在Y轴方向上每次分度进给相当于存储器中存储的间隔道间距的量的同时进行切削，由此将同方向的间隔道S1全部切削。然后，将卡盘工作台18旋转90°之后进行与上述相同的切削，这样间隔道S2也全部被切削，从而分割成了一个一个的器件D。

关于完成了切削的晶片W，在使卡盘工作台18在X轴方向上移动之后，由可在Y轴方向上移动的搬送构件25把持并且搬送至清洗装置27。在清洗装置27中，一边使水从清洗喷嘴喷出一边使晶片W低速旋转(例如300rpm)，由此来清洗晶片。

清洗后，一边使晶片W高速旋转(例如3000rpm)一边使空气从空气喷嘴喷出，以使晶片W干燥，然后由搬送构件16吸附晶片W返回至临时放置区域12，然后通过搬出搬入构件10使晶片W返回至晶片盒8的原来的收纳场所。

接着参照图5对切削刀片检测机构50的机构部的结构进行说明。切削刀片检测机构(刀片检测单元)50包括固定于刀片罩30的固定单元58和相对于固定单元58可上下移动的移动单元60。

在固定单元58上安装有脉冲马达56，脉冲马达56的输出与外螺纹杆62相结合，外螺纹杆62与形成在移动单元60上的未图示的螺母旋合。当脉冲马达56旋转时，对应于其旋转方向，移动单元60相对于固定单元58上下移动。

刀片检测机构50的发光部64包括：发光元件66，其由发光二极管(LED)或激光二极管(LD)等构成；光纤68，其与发光元件66连接；直角棱镜70，其安装在移动单元60上，用于反射来自光纤68的光；以及透明保护板72，其由蓝宝石等形成，并粘贴在直角棱镜70上。透明保护板72构成发光部64的出射端面。由此在本说明书中，将透明保护板72定义为发光部64的出射端面72。

刀片检测机构50的受光部74包括：光电二极管(PD)等受光元件76；与受光元件76连接的光纤78；安装在移动单元60上的直角棱镜80；以及粘贴在直角棱镜80上的由蓝宝石等构成的透明保护板82。透明保护板82构成受光部74的受光端面。由此在本说明书中，将透明保护板82定义为受光部74的受光端面82。

在图5表示的检测位置处，发光部64的出射端面72和受光部74的受光端面82以夹着切削刀片28的切削刃28a的方式，以适当的位置关系对置，以检测切削刃28a的磨损或者崩刃。

参照图6，是表示本发明实施方式的切削刀片检测机构的整体结构图。机构部的结构与图5中示出的结构相同。在本实施方式中，具有定位构件，该定位构件根据切削刀片28的切削刃28a的磨损，使支承单元60向切削刀片28的旋转轴心方向移动，使发光部64的出射端面72和受光部74的受光端面82相对于切削刃28a定位在适当的位置上。

该定位构件包括：光量检测部86，其检测受光元件76接收到的光量；基准光量存储部88，其存储作为受光元件76接收的基准的光量；比较部90，其对由光量检测部86检测到的光量和基准光量存储部中存储的光量进行比较；以及移动单元进给部92，在通过比较部90判定为由光量检测部86检测到的光量超过了基准光量存储部88中存储的光量时，该移动单元进给部92以预定的脉冲数驱动脉冲马达56，从而使支承单元60以预定量向切削刀片28的旋转轴心方向进给。

比较部90判定为由光量检测部86检测到的光量超过了基准光量存储部88中存储的光量的时候，就是切削刃28a的磨损到达了预定量以上的时候，此时需要向切削刀片28的轴心方向移动移动单元60，将发光部64的出射端面72和受光部74的受光端面82相对于切削刃28a的前端定位在适当的位置上。

由此，此时按照移动单元进给部92的指令以预定的脉冲数驱动脉冲马达56，使出射端面72和受光端面82相对于切削刃28a的前端定位在适当的位置上。与此同时，移动单元进给部92所指示的进给量被存储在磨损管理部94的进给量存储部96中。

在磨损管理部94中，当切削刃28a的磨损加剧时，通过受光元件76接收的受光量增加，因此从受光元件76输出的电流值如标号98所示逐渐增加。

当切削刃28a的磨损达到临界值时，由光量检测部86检测到的光量超过基准光量存储部中存储的光量，因此移动单元进给部92驱动脉冲马达56，使移动单元60向切削刀片28的旋转轴心方向进给，使出射端面72和受光端面82定位在适当的位置上。

这样，由于此时受光元件76接收的受光量减少，所以从受光元件76输出的电流值如标号100所示减少。由此，当移动单元60多次进行进给移动时，磨损管理部94中的电流值与时间的经过相对应地呈锯齿状变化。

由于在进给量存储部96中存储了累积进给量，所以例如当累积进给次数达到5次时，判断为切削刃28a已磨损至临界点，将切削刀片28更换为新的切削刀片。

受光元件76的输出在被输入到磨损管理部94中的同时，还被输入到破损检测部84中。该破损检测部84用于检测切削刃28a的崩刃，当电流值如标号85所示呈尖峰状增加时，判断为切削刃28上产生了崩刃，将切削刀片28更换为新的切削刀片。

当然，本发明实施方式的切削刀片检测机构能够在利用切削刀片实际切削晶片的同时检测刀片的磨损或崩刃，并能够在检测到了切削刃28a的磨损时自动地将发光部64的出射端面72和受光部74的受光端面82相对于切削刃28a的前端定位在适当的位置上。由此，省掉了将发光部64的出射端面72和受光部74的受光端面82定位在适当的位置的麻烦，切削晶片的生产性得以提高。

Claims (4)

1.一种切削刀片检测机构，其使用于切削装置，该切削装置包括：卡盘工作台，其保持被加工物；和切削构件，切削刀片可旋转地安装于该切削构件，上述切削刀片在外周具有对保持于上述卡盘工作台的被加工物进行切削的切削刃，该切削刀片检测机构的特征在于，该切削刀片检测机构包括：

发光部；

受光部，其接收从上述发光部射出的光；

支承构件，其将上述发光部的出射端面和上述受光部的受光端面支承成将上述切削刀片的切削刃夹在两端面之间；和

定位构件，其根据上述切削刀片的切削刃的磨损，使上述支承构件向上述切削刀片的旋转轴心方向移动，使上述发光部的出射端面和上述受光部的受光端面相对于上述切削刃定位于适当的位置。

2.根据权利要求1所述的切削刀片检测机构，其特征在于，

上述定位构件包括：光量检测部，其检测上述受光部接收到的光量；基准光量存储部，其存储作为上述受光部接收的基准的光量；以及支承构件进给部，将由上述光量检测部检测到的光量和上述基准光量存储部中存储的光量进行比较，在由上述光量检测部检测到的光量超过了上述基准光量存储部中存储的光量时，上述支承构件进给部使上述支承构件向上述切削刀片的旋转轴心方向以预定量进给。

3.根据权利要求2所述的切削刀片检测机构，其特征在于，

上述切削刀片检测机构还包括磨损管理部，该磨损管理部根据上述受光部接收到的光量来管理上述切削刀片的切削刃的磨损，

上述磨损管理部具有进给量存储部，在上述支承构件进给部使上述支承构件进给了预定量时，该进给量存储部存储进给量。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的切削刀片检测机构，其特征在于，

上述切削刀片检测机构还包括破损检测部，该破损检测部对上述受光部接收到的光量进行监视，以检测上述切削刀片的切削刃的破损。

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