CN103531516B - 切削装置的卡盘工作台机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种容易装卸的切削装置的卡盘工作台机构。切削装置的卡盘工作台机构(10)用于保持经由粘接带粘贴在作为磁性体的环形框架的板状的被加工物,其构成为包括:工作台部(50),其固定于所述切削装置的工作台底座(6),并且在该工作台部的上表面具备用于保持所述被加工物的保持面(51);以及框架支座部(60),其固定于所述工作台底座,并且该框架支座部具有配设在所述环形框架所在的区域的永久磁铁(64)和使所述环形框架的中心对准所述工作台部的中心来载置所述环形框架的定位构件(65),所述框架支座部固定于所述工作台底座,所述工作台部能够相对于所述工作台底座自由装卸。

Description

切削装置的卡盘工作台机构
技术领域
[0001] 本发明涉及将板状的被加工物分割成一个个器件芯片的切削装置的卡盘工作台 机构。
背景技术
[0002] 在半导体装置制造工序或各种电子零件制造工序中,使被称作切割锯的极薄刀片 高速旋转从而将被加工物分割成一个个产品或芯片的切削装置是不可或缺的。在该装置 中,使由结合材料与结合材料中大量包含的微小磨粒(金刚石或碳化硅等)构成的刀刃的厚 度为20〜300μπι的切削刀片高速旋转,从而以微米级别粉碎去除被加工物(半导体晶片或玻 璃、陶瓷等)的分割预定线,将被加工物分割成一个个器件芯片。
[0003] 通常利用粘接带将被加工物固定于环形框架,因此,用于载置被加工物的可旋转 的卡盘工作台使用分别对被加工物和环形框架进行支撑的类型的卡盘工作台(专利文献 1)。另外,当纵横切削通常形成为格子状的间隔道时,为了能够在预定的装置尺寸中载置尽 可能大的被加工物,使用圆形的卡盘工作台的情况较多。
[0004] 装置尺寸在逐年推进小型化,设置有卡盘工作台的被称作水箱的经防水处理的空 间也缩小到最大限度,设置在卡盘工作台周围的富余宽度也变得非常狭小。但是,因为半导 体晶片等被加工物容易体现出成本效益,所以每1枚的尺寸存在增大的倾向,因此存在被加 工物增大、装置缩小的倾向。
[0005] 专利文献1:日本特开2010—021464号公报
[0006] 当卡盘工作台增大时,重量也增加,卡盘工作台的更换和装卸操作变得非常困难。 另外,因为装置尺寸变小,用于更换卡盘工作台的手的插入空间(卡盘工作台外周的富余范 围)变得非常小,因此,操作变得更加困难。另外,当在Θ轴或X轴使用了伺服电动机时,当卸 下卡盘工作台时,存在伺服电动机振动的情况。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供容易装卸的切削装置的卡盘工作台机构。
[0008] 本发明的其他目的在于提供能够同时实现大型化与抑制增重的切削装置的卡盘 工作台机构。
[0009] 本发明的切削装置的卡盘工作台机构用于保持借助粘接带粘贴在作为磁性体的 环形框架的板状的被加工物,所述切削装置的卡盘工作台机构构成为包括:工作台部,所述 工作台部固定于所述切削装置的工作台底座,并且在所述工作台部的上表面具备用于保持 所述被加工物的保持面;以及框架支座部,所述框架支座部固定于所述工作台底座,并且所 述框架支座部具有配设在所述环形框架所在的区域的永久磁铁、和使所述环形框架的中心 对准所述工作台部的中心来载置所述环形框架的定位构件,所述框架支座部固定于所述工 作台底座,所述工作台部能够相对于所述工作台底座自由装卸。在上述切削装置的卡盘工 作台机构中,优选的是:所述卡盘工作台机构的所述框架支座部具有使其外径局部小于所 述工作台部的切口,通过所述切口能够从外周对在所述工作台底座固定的所述卡盘工作台 机构的所述工作台部进行把持。并且,在所述工作台部的外缘部与中央部之间形成有凹部, 且所述凹部形成于所述工作台部的全周范围。
[0010] 在上述切削装置的卡盘工作台机构中,优选的是:固定于所述工作台底座的所述 卡盘工作台机构形成为,所述框架支座部的所述永久磁铁的上端比所述工作台部的所述保 持面低。
[0011] 本发明涉及的切削装置的卡盘工作台机构构成为包括:工作台部,所述工作台部 固定于切削装置的工作台底座,并且在所述工作台部的上表面具备用于保持被加工物的保 持面;框架支座部,所述框架支座部固定于所述工作台底座,并且所述框架支座部具有配设 在环形框架所在的区域的永久磁铁、和使所述环形框架的中心对准所述工作台部的中心来 载置所述环形框架的定位构件,所述框架支座部固定于所述工作台底座,所述工作台部能 够相对于所述工作台底座自由装卸。根据本发明涉及的切削装置的卡盘工作台机构,起到 了通过划分成工作台部和框架支座部而能够容易地进行装卸的效果。
附图说明
[0012] 图1是实施方式涉及的切削装置的立体图。
[0013] 图2是实施方式涉及的框架支座部的俯视图。
[00M]图3是实施方式涉及的卡盘工作台机构的剖视图。
[0015] 图4是实施方式的变形例涉及的框架支座部的俯视图。
[0016] 标号说明
[0017] 1:切削装置;
[0018] 6:工作台底座;
[0019] 10:卡盘工作台机构;
[0020] 20:加工构件;
[0021] 50:工作台部;
[0022] 51:保持面;
[0023] 60:框架支座部;
[0024] 64:永久磁铁(框架固定构件);
[0025] 65:定位构件;
[0026] 66、69:切口;
[0027] F:环形框架;
[0028] T:粘接带;
[0029] W:被加工物。
具体实施方式
[0030] 以下,参照附图详细说明本发明的实施方式涉及的切削装置的卡盘工作台机构。 此外,本发明不受到该实施方式的限定。另外,在下述实施方式的构成要素中,包括本领域 技术人员能够容易地想到的要素或者本质上相同的要素。
[0031] 实施方式
[0032] 参照图1至图3对实施方式进行说明。本实施方式涉及切削装置的卡盘工作台机 构。图1是本发明的实施方式涉及的切削装置的立体图,图2是实施方式涉及的框架支座部 的俯视图,图3是实施方式涉及的卡盘工作台机构的剖视图。
[0033] 切削装置1是对被加工物W进行切削加工的手动切割机,并且如图1所示,其构成为 包括卡盘工作台机构10、加工构件20、未图示的X轴移动构件、Y轴移动构件30以及Z轴移动 构件40。
[0034] 卡盘工作台机构10是用于保持被加工物W的装置。如图3所示,本实施方式涉及的 卡盘工作台机构10构成为包括工作台部50和框架支座部60。卡盘工作台机构10通过对载置 在表面上的被加工物W进行抽吸,来在露出被加工物W的表面的状态下保持被加工物W。被加 工物W是利用切削装置1进行加工的加工对象,是由半导体晶片或CSP基板、玻璃、树脂等形 成的板状部件。将被加工物W的与形成有多个器件的器件侧的表面相反一侧的背面粘贴于 粘接带T,并将与被加工物W粘贴的粘接带T粘贴于作为磁性体的环形框架F,由此被加工物W 固定于环形框架F。换而言之,被加工物W经由粘接带T被粘贴于环形框架F。
[0035] 被加工物W以使粘贴有粘接带T的一侧朝向保持面51的方式载置于卡盘工作台机 构10,并且被抽吸保持。即,卡盘工作台机构10经由粘接带T保持被加工物W。
[0036] 加工构件20是对保持于卡盘工作台机构10的被加工物W进行切削加工的装置。加 工构件20构成为包括切削刀片21,通过使切削刀片21高速旋转并切入被加工物W,能够将被 加工物W分割成一个个产品或芯片。
[0037] X轴移动构件是相对于切削刀片21使保持于卡盘工作台机构10的被加工物W在切 削装置1的X轴方向相对移动的装置。在此,卡盘工作台机构10被支撑为能够在以卡盘工作 台机构10的中心轴线为中心的切削装置1的θ方向上自由旋转。卡盘工作台机构10与未图示 的旋转驱动源连结,并且能够通过旋转驱动源所产生的旋转力,在Θ方向上进行任意角度例 如90度旋转或连续旋转。
[0038] Y轴移动构件30是相对于保持于卡盘工作台机构10的被加工物W使切削刀片21在 切削装置1的Y轴方向相对移动的装置。Y轴移动构件30利用由Y轴脉冲电动机产生的旋转 力,使加工构件20—边由Y轴导轨引导,一边相对于装置主体3在Y轴方向上移动。
[0039] Z轴移动构件40是相对于保持于卡盘工作台机构10的被加工物W使切削刀片21在 切削装置1的Z轴方向相对移动的装置。Z轴移动构件40利用由Z轴脉冲电动机产生的旋转 力,使加工构件20—边由Z轴导轨引导,一边相对于装置主体3在Z轴方向上移动。
[0040] 水箱的壁部4配置于装置主体3。壁部4以隔着卡盘工作台机构10在Y轴方向相互对 置的方式设置。在图1中,示出了卡盘工作台机构10位于X轴方向的更换区域的状态。在更换 区域内,能够进行卡盘工作台机构10的更换。加工构件20对被加工物W的加工在加工区域内 进行。加工区域与X轴方向上的加工构件20的配置位置相对应。在加工区域与更换区域之 间,配置有分隔部5。分隔部5是与X轴方向正交的板状的部件,其分隔加工区域与更换区域。
[0041] 在改变被加工物W的种类或大小等时,存在更换卡盘工作台机构10的情况。由于追 求成本效益,每1枚被加工物W的尺寸存在增大的倾向,与此对应地,卡盘工作台机构10也存 在大型化的倾向。卡盘工作台机构10的大型化导致卡盘工作台机构10的重量的增加,从而 存在更换操作的操作性下降的问题。另外,当想要一边抑制切削装置1的大型化一边与大的 被加工物W相对应时,用于更换卡盘工作台机构10的供手插入的空间变得狭小,从而存在操 作性下降的问题。
[0042] 如在以下参照图2和图3所说明的那样,本实施方式的卡盘工作台机构10被分成工 作台部50与框架支座部60两个构成要素。由此,与整体地构成的卡盘工作台相比,工作台部 50、框架支座部60分别变轻。因此,即使是与推进了大口径化的被加工物W相对应的大口径 化的卡盘工作台机构10,也能够容易地进行清扫或更换时的装卸操作。
[0043] 如图3所示,工作台部50固定于切削装置1的工作台底座6,并且在工作台部50的上 表面具备用于保持被加工物W的保持面51。工作台底座6能够通过X轴移动构件而在X轴方向 上移动,并且能够通过旋转驱动源而在Θ方向上旋转。工作台底座6呈圆柱形状,并且相比于 覆盖X轴移动构件的波纹罩8向上方突出。
[0044] 在工作台底座6的内部形成有真空抽吸通路6a、6b。真空抽吸通路6a、6b与未图示 的真空抽吸源连接。第一真空抽吸通路6a在工作台底座6的上表面的中央部具有开口部6c。 第一真空抽吸通路6a在开口部6c处直径扩大。第二真空抽吸通路6b在工作台底座6的上表 面的比开口部6c靠近径向外侧的位置具有多个开口部6d。
[0045] 工作台部50是圆盘形状的部件,其载置于工作台底座6。工作台部50的形成保持面 51的部分是由多孔陶瓷等形成的圆盘形状。在工作台部50的下表面,形成有凹部52。凹部52 形成在工作台部50的外缘部与中央部之间,且形成于工作台部50的全周范围。工作台部50 的下表面的比凹部52靠近径向内侧的中央突起部53载置于工作台底座6。中央突起部53呈 圆柱形状,其外径与工作台底座6的外径相等。在工作台部50的下表面的比凹部52靠外周侧 的部分,设置有外缘突起部54。外缘突起部54的厚度与中央突起部53的厚度相等。另外,中 央突起部53的下表面与外缘突起部54的下表面位于同一平面上。由于存在外缘突起部54, 当将工作台部50在装置外暂时载置在平面上等时,工作台部50的倾斜被抑制。
[0046] 工作台部50具有真空抽吸通路55。真空抽吸通路55形成在工作台部50的轴芯部, 并且在厚度方向上延伸。真空抽吸通路55用于连通工作台底座6的第一真空抽吸通路6a与 形成保持面51的多孔陶瓷部。在工作台部50的下表面,形成有真空抽吸通路55的开口部 55a。真空抽吸通路55在开口部55a处直径扩大。开口部55a与开口部6c内径相等,并且所述 开口部55a与开口部6c分别被配置成当工作台部50载置在工作台底座6上时该开口部55a与 开口部6c相互对置。
[0047] 在图2中,示出了从上方对框架支座部60进行观察的俯视图。框架支座部60固定于 切削装置1的工作台底座6,并且框架支座部60具有:永久磁铁64,其配设在环形框架F所在 的区域;和定位构件65,其使环形框架F的中心对准工作台部50的中心来载置该环形框架F。
[0048] 框架支座部60呈圆环形状,其具有支撑部61、倾斜部62以及框架载置部63。支撑部 61呈圆环形状,其是相对于工作台底座6被固定的固定部。支撑部61的内径与工作台底座6 的外径对应。支撑部61嵌合至工作台底座6,并且通过螺栓7被相对于工作台底座6的固定部 6e固定。倾斜部62是连接支撑部61与框架载置部63的部分,其具有伴随着从径向的内侧朝 向外侧而朝向上方的倾斜。框架载置部63呈圆环形状,并且位于比支撑部61靠上方的位置。
[0049] 在框架支座部60固定于工作台底座6的状态下,将工作台部50载置于工作台底座6 的上表面。在工作台部50载置于工作台底座6的状态下,工作台部50的下表面与框架支座部 60的上表面在Z轴方向上相互对置。
[0050] 工作台底座6与工作台部50的位置对准通过配置在一者的突起部与配置在另一者 的凹部(槽部)来实现。在本实施方式中,在工作台底座6的上表面形成有突起,在工作台部 50的中央突起部53,形成有与所述突起对应的槽部。通过将工作台底座6的突起插入到中央 突起部53的槽部,来实现工作台底座6与工作台部50的轴对准。工作台部50位于比框架支座 部60的框架载置部63靠径向内侧的位置。另外,在工作台部50的外缘突起部54与框架支座 部60之间,设置有预定的间隙。即,外缘突起部54与框架支座部60相分离。
[0051] 在工作台部50载置于工作台底座6的状态下,当负压通过真空抽吸源被供应至第 二真空抽吸通路6b时,工作台部50通过负压被抽吸保持于工作台底座6。由此,工作台部50 被固定于工作台底座6,工作台部50与工作台底座6之间的偏移得到限制。另外,当通过真空 抽吸源进行的负压的供应停止时,工作台部50能够从工作台底座6自由装卸。
[0052] 这样,在本实施方式涉及的卡盘工作台机构10中,相对于工作台底座6固定工作台 部50的固定手段是由于负压而产生的抽吸力。因此,当对被加工物W进行加工时,工作台部 50被固定于工作台底座6。另一方面,如果在更换卡盘工作台机构10等时停止来自真空抽吸 源的负压供应,则工作台部50能够相对于工作台底座6自由装卸。因此,能够容易地在短时 间内进行工作台部50的装卸、更换操作。
[0053] 在框架支座部60的框架载置部63,配置有作为框架固定构件的永久磁铁64。永久 磁铁64在周向上以预定间隔配置有多个。永久磁铁64埋入框架载置部63,永久磁铁64的上 端位于与框架载置部63的上表面相同的高度位置。永久磁铁64的上端位于比工作台部50的 保持面51低的位置。这样,固定于工作台底座6的卡盘工作台机构10被形成为,框架支座部 60的永久磁铁64的上端比工作台部50的保持面51低。因此,在环形框架F被保持于框架载置 部63并且被加工物W被保持于保持面51的状态下,能够形成为被加工物W比环形框架F相对 靠上方的状态。
[0054] 在框架载置部63,配置有两个定位构件65。定位构件65配置在与分隔部5对应的边 68、换而言之X轴方向的内侧的边68的附近。定位构件65是销,并且从框架载置部63向上方 突出。在环形框架F,形成有与定位构件65对应的卡定部。卡定部例如是形成在环形框架F的 外周的切口部。通过将环形框架F的卡定部卡定至定位构件65,能够使环形框架F的中心对 准工作台部50的中心或工作台底座6的中心来载置环形框架F。
[0055] 如图2所示,框架支座部60具有使其外径局部小于工作台部50的切口 66。通过切口 66能够从外周对固定于工作台底座6的工作台部50进行把持。由此,能够容易地装卸工作台 部50。
[0056] 在框架支座部60,在三个位置形成有切口 66。三个切口 66以两两错开90度的角度 位置的方式配置。隔着框架支座部60的中心相互对置的两个切口 66a与水箱的壁部4对应。 如图1所示,框架支座部60以切口66a与壁部4相对的方式固定于工作台底座6。此时,另一个 切口 66b位于分隔部5侧的相反侧。
[0057] 切口 66呈矩形,其宽度Wl优选大于用户的标准手掌的宽度。切口 66的底边、即位于 框架支座部60的径向内侧的边67位于比工作台部50的外周靠近径向的内侧的位置。因此, 在形成有切口 66的部分,框架支座部60的外径小于工作台部50的外径。由此,当相对于工作 台底座6装卸工作台部50时,能够利用切口 66从外周把持工作台部50。即使与被加工物W的 大直径化相对应地向周边的构造物扩大了环形框架F的外周,也能够在切口66的部分产生 供手插入到周边的构造物与框架支座部60之间来把持工作台部50的外周的富余宽度。切口 66设置在三个位置,由于能够在这三个位置中的任意位置把持工作台部50,因此装卸工作 台部50时的操作性提高。
[0058]当进行卡盘工作台机构10的尺寸更换时,首先,卸下工作台部50,接着,卸下框架 支座部60。由于设置有切口 66,即使在卡盘工作台机构10的周围的空间狭小时,也能够在切 口 66处把持框架支座部60从而容易地卸下框架支座部60。在将更换用的卡盘工作台机构10 安装至工作台底座6时,与卸下时相反,首先将框架支座部60固定于工作台底座6,然后将工 作台部50载置于工作台底座6。
[0059] 此外,当在卡盘工作台的外周配置永久磁铁64 (框架固定构件)或定位构件65时, 重量容易偏向于外周部。为了抑制外周部的下垂、确保平面精度,优选增大比永久磁铁64或 定位构件65靠近径向内侧的部分的壁厚从而提高刚性。但是,当在整体构成的卡盘工作台 上增大壁厚时,轻质化变得困难。在本实施方式涉及的卡盘工作台机构10中,能够利用框架 支座部60实现用于支撑永久磁铁64或定位构件65的刚性,并且使工作台部50薄壁化。工作 台部50不是支撑永久磁铁64或定位构件65的装置,因此,重量不会偏向于外周部,轻质化容 易实现。在本实施方式中,在工作台部50设置有凹部52,通过薄壁化实现了工作台部50的轻 质化。例如,在具有与皿的晶片对应的尺寸的装置中,相对于以往的整体构成的卡盘 工作台的重量(Ilkg),本实施方式涉及的卡盘工作台机构10的工作台部50能够实现大约 3kg的轻质化。
[0060] 因为通过设置切口 66或凹部52而实现了卡盘工作台机构10的轻质化,所以与大直 径化相伴随的重量的增加得到抑制。因此,Θ轴或X轴的伺服电动机的增益调整变得容易,成 为应对振动的对策。例如,能够针对不同尺寸的工作台部50或框架支座部60在抑制振动的 同时以相同的增益来进行应对。能够不再需要与卡盘工作台机构10的更换相伴随的增益调 整,切削装置1的操作性提高。
[0061] 此外,形成保持面51的部分、即吸附被加工物W的机构并不仅限于多孔陶瓷。例如, 也可以通过在保持面51形成与真空抽吸通路55连通的槽并从真空抽吸源向槽供应负压来 抽吸保持被加工物W。
[0062] 可以不将工作台部50的上表面的整个面作为保持被加工物W的保持面51,而是代 之以在工作台部50的上表面设置用于固定环形框架F的框架固定构件。例如,当加工小直径 的被加工物W时,可以利用工作台部50来保持环形框架F和被加工物W。这样,能够在不更换 框架支座部60的情况下,通过更换工作台部50来与多种尺寸的被加工物W对应。另外,也容 易根据被加工物W的材质来更换工作台部50。
[0063] 此外,工作台部50和框架支座部60的形状不仅限于在本实施方式中举例说明的形 状,而是可以以合适方式确定。另外,将工作台部50和框架支座部60固定于工作台底座6的 手段不仅限于举例说明的手段。例如,将工作台部50固定于工作台底座6的手段可以是基于 磁力等的手段,以取代由负压产生的抽吸力。
[0064] 实施方式的变形例
[0065] 对实施方式的变形例进行说明。图4是本变形例涉及的框架支座部60的俯视图。上 述实施方式的切口 66是使框架支座部60的外周部的一部分向径向内侧凹陷的形状,但是切 口 66的形态不仅限于此。切口也可以设置为例如贯穿框架支座部60。
[0066] 如图4所示,本变形例涉及的切口 69是在厚度方向上贯穿框架支座部60的通孔。切 口 69在俯视图中大致呈矩形,并且被形成为从支撑部61直到框架载置部63。切口 69的位于 径向外侧的边70与工作台部50的外周之间的间隙的宽度W2优选为至少用户能够插入手的 大小。切口 69的配置可以与上述实施方式的切口 66的配置相同。
[0067] 本变形例涉及的框架支座部60的外周未被切口 69分断,因此,由于设置切口 69导 致的框架支座部60的刚性的下降得到抑制。
[0068] 上述实施方式和变形例中公开的内容可以通过适当组合来执行。

Claims (2)

1. 一种切削装置的卡盘工作台机构,其用于保持借助粘接带粘贴在作为磁性体的环形 框架的板状的被加工物, 所述切削装置的卡盘工作台机构构成为包括: 工作台部,所述工作台部固定于所述切削装置的工作台底座,并且在所述工作台部的 上表面具备用于保持所述被加工物的保持面;以及 框架支座部,所述框架支座部固定于所述工作台底座,并且所述框架支座部具有配设 在所述环形框架所在的区域的永久磁铁、和使所述环形框架的中心对准所述工作台部的中 心来载置所述环形框架的定位构件, 所述框架支座部固定于所述工作台底座,所述工作台部能够相对于所述工作台底座自 由装卸, 所述卡盘工作台机构的所述框架支座部具有使其外径局部小于所述工作台部的切口, 通过所述切口能够从外周对在所述工作台底座固定的所述卡盘工作台机构的所述工 作台部进行把持, 在所述工作台部的外缘部与中央部之间形成有凹部,且所述凹部形成于所述工作台部 的全周范围。
2. 根据权利要求1所述的切削装置的卡盘工作台机构, 固定于所述工作台底座的所述卡盘工作台机构形成为,所述框架支座部的所述永久磁 铁的上端比所述工作台部的所述保持面低。
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