CN101670544A

CN101670544A - 线状锯及工件加工方法

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Publication number: CN101670544A
Application number: CN200910171868A
Authority: CN
Inventors: 小林茂雄; 原田丰和; 村井史朗; 谷崎启; 南山京子
Original assignee: OMATSU NTC CORP
Current assignee: OMATSU NTC CORP; Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-11
Also published as: TW201032923A; JP2010064189A; KR101545355B1; CN101670544B; KR20100031086A; JP4684323B2; TWI472390B

Abstract

本发明涉及一种线状锯及工件加工方法，在线状锯中，可以由1根线状锯以不同的间距连续地加工，同时使相对于多个主辊的线材的卷绕和线材的驱动系统的结构简单化。一种线状锯(1)，其使加工用的1根线材(6)以螺旋状多重地卷绕在多个主辊(2、3、4、5)上，使线材(6)一边与加工对象的工件(7)抵接一边行进，进行工件(7)加工，其中，使多个主辊(2、3、4、5)中的一对主辊(4、5)的线材(6)的第1间距P1、和另一对主辊(2、3)中的线材(6)的第2间距P2不同，使不同间距(P1、P2)的线材(6)与工件(7)相对，可以以不同间距进行工件(7)的切断加工或者槽加工。

Description

线状锯及工件加工方法

技术领域

本发明涉及一种线状锯(wire saw)及工件加工方法，该线状锯在多个主辊上多重地卷绕1根加工用的线材，通过使线材一边与加工对象的工件抵接一边行进，进行工件的切断加工或者槽加工。

背景技术

在现有的线状锯中，1根加工用的线材，以固定间距多重地卷绕在多个主辊上。由此，工件的切断加工或者槽加工的间距，是该线状锯所固有的固定间距的值。由此，在变更加工间距时，必须将多个主辊换替成不同间距的辊，或者利用其它的线状锯，将工件重新设置在该线状锯的加工位置上，以所期望的间距进行加工。这种作业复杂，效率低。

另一方面，在专利文献1中开示了一种线状锯，其以不同的间距对半导体晶片等工件进行直角的切断加工或者槽加工。根据该装置，由于对于圆板状的工件，多个线材以直角相交叉，以不同间距排列，所以可以以不同的间距，利用1台线状锯进行直角方向的加工。

但是，在专利文献1的装置中，需要多个线材，与之相伴而必须设置与线材数量相应的线材驱动源或者驱动系统，并且必须是在多个线材的交叉位置上线材不会发生干涉的特殊机构。其结果，线状锯的结构变得复杂。

专利文献1：特开平8-306647号公报

发明内容

由此，本发明的课题是，在线状锯中，可以由1根线材以不同的间距进行连续加工，同时，使对多个主辊的线材的卷绕和线材的驱动系统的结构简单化。

以上述课题为基础，本发明的线状锯，使加工用的1根线材以螺旋状多重地卷绕在多个主辊上，一边使线材与加工对象的工件抵接一边行进，进行工件加工，其中，使多个主辊中的一对主辊的线材的间距、和另一对主辊的线材的间距不同，使不同间距的线材与工件相对，从而可以以不同间距进行工件的切断加工和槽加工。

具体地说，技术方案1的发明，使加工用的1根线材(6)以螺旋状多重地卷绕在多个主辊(2、3、4、5)上，通过使线材(6)一边与加工对象的工件(7)抵接一边行进，进行工件(7)的加工，其中，上述主辊(2、3、4、5)以互相平行的状态可自由旋转地支撑在托架(8)上，同时托架(8)可以利用与主辊(2、3、4、5)平行的旋转轴(9)及与旋转轴(9)连结的旋转驱动电动机(10)，旋转规定的旋转角度，一对主辊(4、5)上的线材(6)的第1间距(P1)、和另一对主辊(2、3)上的线材(6)的第2间距(P2)不同，通过旋转驱动电动机(10)的驱动，使旋转轴(9)旋转规定的旋转角度，从而可以选择性地使不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)与工件(7)相对。

技术方案2的发明，在技术方案1记载的线状锯(1)中，以包围一对主辊(4、5)及另一对主辊(2、3)的方式，在成对的主辊(4、5)和主辊(2、3)之间，以不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)连续地卷绕线材(6)。

技术方案3的发明，在技术方案1记载的线状锯(1)中，将以下两种卷绕方式组合，即，以包围一对主辊(4、5)及另一对主辊(2、3)方式，在成对的主辊(4、5)和成对的主辊(2、3)之间，以不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式，以及，以仅包围另一对主辊(2、3)的方式，以较小的第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式。

技术方案4的发明，在技术方案1记载的线状锯(1)中，将以下两种卷绕方式组合，即，以仅包围一对主辊(4、5)的方式，以第1间距(P1)卷绕线材(6)的卷绕方式，以及，以仅包围另一对主辊(2、3)的方式，以第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式。

技术方案5的发明，在使用技术方案1至技术方案4中的任一项所述的线状锯(1)，加工工件(7)的过程中，将工件(7)支撑在可水平旋转的加工台(14)上，在利用一对主辊(4、5)之间的第1间距(P1)的线材(6)的线材面进行第1加工之后，使工件(7)与加工台(14)一起水平旋转90度，同时使线状锯(1)的旋转轴(9)旋转，使另一对主辊(2、3)之间的不同的第2间距(P2)的线材(6)的线材面与工件(7)相对，进行第2加工，从而，在与同一工件(7)正交的方向上，由不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)进行切断加工或槽加工。

发明的效果

通过技术方案1的发明，通过主辊(2、3、4、5)的旋转，相对于工件(7)，可以使不同的第1间距(P1)和第2间距(P2)的线材(6)与其相对，所以可以由同一线状锯(1)以不同的第1间距(P1)和第2间距(P2)进行加工。由此，可以不需要主辊(2、3、4、5)的更换、工件(7)相对于其它线状锯的移动或重新设置等复杂的作业，可以使加工作业简单化，还可以缩短加工时间。

通过技术方案2的发明，由于以包围一对主辊(4、5)及另一对主辊(2、3)的方式，在成对的主辊(4、5)和主辊(2、3)之间，以不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)连续地卷绕线材(6)，所以可以通过现有的一般卷绕方式，得到上述技术方案1的效果。

通过技术方案3的发明，由于将以下两种卷绕方式组合，即，以包围一对主辊(4、5)及另一对主辊(2、3)方式，在成对的主辊(4、5)和成对的主辊(2、3)之间，以不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式，以及，以仅包围另一对主辊(2、3)的方式，以较小的第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式，所以，即使不同的第1间距(P1)和第2间距(P2)的间距差较大，线材(6)相对于主辊(2、3、4、5)的倾斜角度(α)也不会减小，可以将线材(6)和引导槽(13)的磨损抑制得较低。

技术方案4的发明将以下两种卷绕方式组合，即，以仅包围一对主辊(4、5)的方式，以第1间距(P1)卷绕线材(6)的卷绕方式，以及，以仅包围另一对主辊(2、3)的方式，以第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式，因此，在成对的主辊(4、5)和成对的主辊(2、3)中，由于线材(6)的倾斜角度(α)不会变小，所以将线材(6)和引导槽(13)的磨损抑制得较低。

并且，根据技术方案5的发明，将工件(7)设置在可以水平旋转的加工台(14)上，在以第1间距(P1)进行第1加工后，通过加工台(14)的水平旋转及主辊(2、3、4、5)的旋转，可以以第2间距(P2)进行第2加工。由此，由于可以对同一工件(7)，在正交的方向上以不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)进行切断加工或槽加工，所以不需要主辊(2、3、4、5)的更换，以及工件(7)相对于其它线状锯的移动及再设置等复杂的作业，可以使正交方向的加工作业简单化，还可以缩短加工时间。

附图说明

图1是本发明所涉及的线状锯1的概略俯视图。

图2是在本发明所涉及的线状锯1中，线材6、加工台14及照相机18、19的位置关系的正视图。

图3是在本发明所涉及的线状锯1中，线材6、照相机18、19的位置关系的侧视图。

图4是在本发明所涉及的线状锯1中，通过间距P1加工时的俯视图。

图5是在本发明所涉及的线状锯1的主辊2、3、4、5的一部分的剖面图。

图6是在本发明所涉及的线状锯1中，通过间距P1的加工动作的说明图，(1)是其俯视图，(2)是其正视图。

图7是在本发明所涉及的线状锯1中，通过间距P2的加工动作的说明图，(1)是其俯视图，(2)是其正视图。

图8是在本发明所涉及的线状锯1中的线材6的其它卷绕方式的侧视图。

图9是在本发明所涉及的线状锯1中的线材6的其它卷绕方式的侧视图。

具体实施方式

图1至图5表示本发明所涉及的线状锯1。在这些图中的线状锯1，使加工用的1根线材6，以螺旋状多重地卷绕在多根、例如4根平行的主辊2、3、4、5上，一边使线材6行进，一边与加工对象的半导体晶片等工件7抵接，进行工件7的切断加工或者槽加工。

主辊2、3、4、5在从正面观察为四边形的四角位置上，以互相平行的状态，可自由旋转地支撑在一对托架8之间，它们中的1根例如主辊2，由安装在托架8上的辊驱动电动机12驱动。此外，主辊2的旋转，由线材6向其它的主辊3、4、5传递，但根据需要，也可以由同步带等向主辊3、4、5传递。此外，也可以是下述方式，即，在主辊2、3、4、5中，以成对的辊为单位安装辊驱动电动机12，使它们同步驱动。

托架8可以利用旋转轴9及与旋转轴9连结的旋转驱动电动机10，旋转规定的旋转角度，在图示的例子中可以旋转180度，上述旋转轴9与4根主辊2、3、4、5平行地，安装在上述四边形的对角线的交点位置上。旋转轴9及旋转驱动电动机10安装在线状锯1的机架11上。

虽然没有图示，但线材6从送出装置的线轴开始，利用送出电动机的旋转而送出，经由浮动辊和引导辊，在4根主辊2、3、4、5上以螺旋状多重地卷绕之后，经由卷取装置的引导辊和浮动辊，利用卷取电动机的旋转，向卷取侧的线轴卷绕。线材6的行进方式，通过往复行进的进给、或者通过向一个方向连续行进的进给，从送出侧的线轴向卷取侧的线轴转移。

此外，送出侧及卷取侧的浮动辊，通过沿引导单元上下移动，分别吸收由于在送出侧的线材6的进给量的过多或过少、卷取侧的卷绕量的过多或过少而引起的松弛，将线材6的张力保持为规定的值。如后所述，在通过旋转轴9进行主辊2、3、4、5的旋转(180度旋转)时，在送出侧或者卷取侧使线材6向主辊2、3、4、5卷入或卷出，此时，上述的浮动辊也吸收主辊2、3、4、5上的线材6的松弛。

在图示的例子中，线材6与4根主辊2、3、4、5外接，以包围它们的方式多重地连续卷绕。一对主辊4、5的线材6的第1间距P1、和另一对主辊2、3的线材6的第2间距P2为不同的值。在主辊4、5之间，线材6平行且等间隔，该第1间距P1设定为4[mm]。并且，在主辊2、3之间，线材平行且等间隔，该第2间距P2例如设定为3[mm]。此外，线材6的匝数，图上与实施装置相比较少地示出，通常是50～80匝的程度。

如上所述，线材6在主辊4、5之间形成第1间距P1的线材面，同样地在主辊2、3之间形成第2间距P2的线材面。这些线材面在工件7加工时成为作用面。此外，主辊2、3、4、5，为了保持第1间距P1和第2间距P2，如图5所示，分别具有环状且例如为V字状的引导槽13，其分别以第1间距P1和第2间距P2的间隔，沿着圆周面并与匝数相对应。

如图3所示，线材6，在主辊2、3、4、5的轴方向的中央位置，与主辊2、3、4、5的中心的轴线以直角交叉，沿着引导槽13的方向，但由于第1间距P1和第2间距P2的不同，随着靠近主辊2、3、4、5的端部，相对于中心的轴线而成为与直角相比较小的倾斜角度α。如果该倾斜角度α变得极小，则由于线材6相对于主辊2、3、4、5倾斜，所以容易偏离引导槽13，或者成为线材6在引导槽13的内面上的摩擦、磨损的原因。由此，倾斜角度α必须限制为尽可能地接近90度的值。

如果线材6在中央位置相对于主辊2、3、4、5的中心的轴线成为直角，则此时各线材6的倾斜角度α在图3中向左右分配，不会变得极小，因而有利。如果线材6在主辊2、3、4、5的一端部相对于中心的轴线设定为直角，则由于倾斜角度α在主辊2、3、4、5的另一端部有变小的倾向，所以必须在另一端部约束在不超越限度的范围内。

线状锯1在主辊2、3、4、5的下方，为了保持工件7而具有加工台14，并且为了工件7的位置校正、对工件7的加工位置的确认、及线材6的第1间距P1和第2间距P2的确认，具有图像处理装置15。

加工台14，例如在上表面内置真空卡盘，被保持在支撑单元16上，与支撑单元16一起被Y轴方向的引导装置17引导，在工件7的安装位置和加工位置之间移动。引导装置17设置在机架11的上方，通过未图示的进给螺柱单元等，使加工台14在Y轴方向上移动。

并且，支撑单元16，以Z轴方向的未图示的旋转轴为中心，使加工台14水平旋转，同时，使加工台14在Z轴方向即上下方向上移动，通过吸附而固定加工台14上的工件7，同时进行用于与下侧的线材6的线材面抵接的加工进给。

图像处理装置15由多台、例如4台CCD照相机等照相机18、19和图像处理单元21构成。照相机18、19位于下侧的线材6的上方，通过支架23以在X轴方向上排列的状态向下安装，其被支撑为，可以利用进给引导装置22在Y轴方向进行直线往复运动，从而从待机位置向测定位置自由进退。中央位置的2台照相机18，检测工件7的基准、例如工件7的上表面的2个基准标记20的位置。并且，左右端的2个照相机19，检测面向工件7的线材6的位置，同时一边与支架23一起在与线材6正交的方向上往复移动，一边确认线材6的间距。

这些照相机18、照相机19的图像信号，作为用于检测工件7的位置、线材6的位置、以及两者的相对位置的信息，向图像处理单元21输送。图像处理单元21内置图像处理程序，通过图像处理进行工件7位置相对于基准位置的微调整、面向工件7的线材6的间距的确认、及线材6对工件7的加工位置的确认。

在半导体晶片等工件7的加工时，工件7收容在收容盒等中，通过未图示的载入装置一片一片地取出，如图1所示，以定位在前进位置(安装位置)的加工台14上的状态供给。此时，加工台14利用内置的真空卡盘的吸引作用，将为了加工而成为定位状态的工件7固定。然后，加工台14与支撑单元16一起，通过引导装置17在Y轴方向上移动，将定位状态的工件7向下侧的主辊4、5的下方的加工位置引导。

在该状态下，照相机18、19被进给引导装置22引导，从后退位置开始前进，移动至图4的虚线的测定位置而停止。在这里，中央位置的2台照相机18检测工件7的2个基准标记20。并且，左右端的2个照相机19检测线材6的位置。由于这些照相机18、19的图像信号向图像处理单元21输送，所以图像处理单元21对线材6相对于工件7的2个基准标记20的加工位置进行确认，通过图像处理的程序，判断工件7相对于加工基准位置的微调整的必要性。

在工件7相对于加工基准位置不存在定位误差时，图像处理单元21判断为正确的定位，不进行位置校正的控制。在该判断时，如果定位误差存在可校正的微小误差，则图像处理单元21产生相当于消除该微小误差的方向·大小的控制信号，通过该信号使引导装置17在Y轴方向移动相当于微小误差的量，进行基准对齐及位置校正的微调整。但在工件7相对于加工基准位置的定位误差超出可校正的规定值时，图像处理单元21判断为NG，再次进行定位动作。同时，如果支撑单元16具有向X轴方向的位置校正功能，则基准对齐及位置校正的微调整可以在Y轴方向及X轴方向这两个方向上进行。

并且，照相机18、19与支架23一起，在与线材6正交的方向上以固定的速度往复移动，同时检测线材6的位置。图像处理单元21将照相机18、19的图像作为输入，通过图像处理，确认与工件7相对的全部线材6是否以规定的第1间距P1配置。如上所述的间距确认后，仅在正常情况下开始工件7的加工。

图6及图7表示工件7的加工行程。在工件7的加工时，线状锯1的辊驱动电动机12使主辊2、3、4、5旋转，使线材6行进。在线材6的行进状态下，支撑单元16如图6所示，通过使加工台14在Z轴方向(上升方向)上移动，使工件7与下侧的第1间距P1的平行的线材6的线材面抵接，同时进行加工进给，从而在工件7上实施作为第1加工的切断加工或者期望深度的槽加工。在该第1加工结束之后，使线材6的行进停止，支撑单元16使加工台14下降，返回到待机位置。如上所述，工件7通过第1加工，以第1间距P1进行切断、或者在工件7的上表面实施槽加工。

在这里，旋转驱动电动机10如图7所示，使旋转轴9旋转180度，使上侧的成对的主辊2、3向下侧移动，使主辊2、3间的第2间距P2的平行线材6的线材面与第1加工后的工件7相对。在其前后，支撑单元16使加工台14准确地围绕Z轴方向的旋转轴水平旋转90度，使第1加工后的工件7的多个切断口或者槽与第2间距P2的平行线材6正交。

如上所述，在通过旋转轴9使主辊2、3、4、5旋转(180度旋转)时，在送出侧或者卷取侧，线材6向主辊2、3、4、5卷入或者卷出。此时，送出侧及卷取侧的浮动辊吸收主辊2、3、4、5上的线材6的松弛。

在这里再次使照相机18、19在与线材6正交的方向上，以固定速度往复移动，同时检测线材6的位置。图像处理单元21输入照相机18、19的图像，通过图像处理，确认与工件7相对的线材6是否以规定的第2间距P2设置。在如上确认后，仅在正常的情况下对工件7开始第2加工。

为了第2加工，线状锯1与上述同样地，使线材6行进，工件7与下侧的以第2间距P2平行的线材6的线材面上抵接，进行加工进给，在工件7上实施第2间距P2的切断加工或者槽加工。通过如上所述的第1加工及第2加工，在工件7上形成方格状的加工痕迹。在规定的加工结束之后，使加工台14下降，返回到待机位置，在Y轴方向移动，向工件7的搬出位置移动。如上所述，在工件7上，利用1台线状锯1，以第1间距P1进行的第1加工(切断加工或者槽加工)、和与其正交的以第2间距P2进行的第2加工(切断加工或者槽加工)，是通过同1台线状锯1进行的。

最后，未图示的载入装置将加工后的工件7从加工台14上取出，在未图示的清洗装置中清洗加工后的工件7之后，收容于收容盒，然后，将下一个新的工件7向线状锯1供给。如上所述，线状锯1一个一个地对工件7进行加工。

此外，由照相机18、19进行的工件7和线材6的相对位置的确认，也可以不在每次加工工件7时进行，而对多次的加工进行一次。并且，通过图像处理装置15进行的线材面的间距确认，通常，在每次间距变更时进行，但也可以在不变更间距的期间以固定周期进行。

图8及图9表示线材6的卷绕方式的其它例子。首先，图8表示将以下的卷绕方式交互地组合的例子，即，以包围主辊2、3、4、5的方式，在一对主辊4、5和另一对主辊2、3之间，以不同的第1间距P1和第2间距P2将线材6例如卷绕2圈或者3圈，然后，以仅包围另一对主辊2、3的方式，以较小的第2间距P2将线材6例如卷绕1圈。通过该具体例，即使在第1间距P1和第2间距P2的差较大时，也可以将倾斜角度α抑制为接近90度的角度值。

下面，图9表示将以下的卷绕方式组合的例子，即，在主辊2、3、4、5的一端侧的加工区域外，向4根主辊2、3、4、5以较小的间距卷绕多圈、例如5圈，然后，以仅包围一对主辊4、5的方式，以第1间距卷绕线材6，将该线材6的末端移至另一对主辊2、3，以仅包围主辊2、3的方式以第2间距卷绕线材6。通过该具体例，加工区域外的5圈线材6，起到使4根主辊2、3、4、5的圆周速度保持恒定的作用。并且，利用第1间距P1和第2间距P2部分的线材列，形成用于加工的线材面。在该情况下，可以将线材6的倾斜方向的卷绕角度抑制为接近90度的角度。

此外，也可以在图9的例子中，取代在一端侧的加工区域外的以较小间距卷绕线材6，而是在主辊2、3、4、5的另一端部安装同步带等，将驱动源(电动机)与主辊2、3、4、5的每个成对的辊连结，进行同步驱动。

工业实用性

本发明不限于半导体晶片，也可以用于金属锭及其它的脆性材料的加工。

Claims

1.一种线状锯(1)，其使加工用的1根线材(6)以螺旋状多重地卷绕在多个主辊(2、3、4、5)上，通过使线材(6)一边与加工对象的工件(7)抵接一边行进，进行工件(7)的加工，

其特征在于，

上述主辊(2、3、4、5)以互相平行的状态可自由旋转地支撑在托架(8)上，同时托架(8)可以利用与主辊(2、3、4、5)平行的旋转轴(9)及与旋转轴(9)连结的旋转驱动电动机(10)，旋转规定的旋转角度，一对主辊(4、5)上的线材(6)的第1间距(P1)、和另一对主辊(2、3)上的线材(6)的第2间距(P2)不同，通过旋转驱动电动机(10)的驱动，使旋转轴(9)旋转规定的旋转角度，从而可以选择性地使不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)与工件(7)相对。

2.如权利要求1所述的线状锯(1)，其特征在于，

以包围一对主辊(4、5)及另一对主辊(2、3)的方式，在成对的主辊(4、5)和成对的主辊(2、3)之间，以不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)连续地卷绕线材(6)。

3.如权利要求1所述的线状锯(1)，其特征在于，

将以下两种卷绕方式组合，即，以包围一对主辊(4、5)及另一对主辊(2、3)方式，在成对的主辊(4、5)和成对的主辊(2、3)之间，以不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式，以及，以仅包围另一对主辊(2、3)的方式，以较小的第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式。

4.如权利要求1所述的线状锯(1)，其特征在于，

将以下两种卷绕方式组合，即，以仅包围一对主辊(4、5)的方式，以第1间距(P1)卷绕线材(6)的卷绕方式，以及，以仅包围另一对主辊(2、3)的方式，以第2间距(P2)卷绕线材(6)的卷绕方式。

5.一种工件加工方法，其特征在于，

在使用权利要求1至权利要求4中的任一项所述的线状锯(1)加工工件(7)的过程中，将工件(7)支撑在可水平旋转的加工台(14)上，在利用一对主辊(4、5)之间的第1间距(P1)的线材(6)的线材面进行第1加工之后，使工件(7)与加工台(14)一起水平旋转90度，同时使线状锯(1)的旋转轴(9)旋转，使另一对主辊(2、3)之间的不同的第2间距(P2)的线材(6)的线材面与工件(7)相对，进行第2加工，从而，在与同一工件(7)正交的方向上，由不同的第1间距(P1)及第2间距(P2)进行切断加工或槽加工。