CN110125792A - 磨削装置 - Google Patents

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Abstract

提供磨削装置，在对被加工物进行磨削的情况下对磨削磨具进行冷却，以确保不在被磨削面上产生剥孔等磨削不良。磨削装置(1)具有：保持单元(3)，其具有对被加工物(W)进行保持的保持面(30a)；磨削单元(7),其以呈环状配设有磨削磨具(740)的磨削磨轮(74)的中心为轴使磨削磨轮进行旋转，从而利用磨削磨具的磨削面对被加工物进行磨削；和移动单元(35)，其使保持单元与磨削单元在保持面方向上相对地移动，该磨削装置还具有圆弧状的冷却喷嘴(60)，当利用移动单元将保持单元定位于使磨削磨具从保持面的中心通过的磨削位置而进行磨削时，该冷却喷嘴与从保持单元所保持的被加工物探出的磨削加工中的磨削磨具的磨削面对应，在磨削加工中利用冷却喷嘴对磨削磨具的磨削面进行冷却。

Description

磨削装置
技术领域
本发明涉及对半导体晶片等被加工物进行磨削的磨削装置。
背景技术
在利用磨削磨具对保持工作台所保持的晶片进行磨削的磨削装置(例如，参照专利文献1)中，为了不使磨削中的磨削磨具蓄热，向磨削磨具与晶片的接触部位提供磨削水，从而进行除热并且去除磨削屑。
专利文献1：日本特许5037255号公报
但是，存在如下问题：在磨削对象例如是具有模制后的树脂面的晶片的情况下，对树脂面进行磨削时产生的加工热较大，该加工热积蓄于磨削磨具，在作为被磨削面的树脂面上发生剥孔(起毛)，从而使被磨削面变得粗糙。
由此，存在如下课题：在利用磨削装置对被加工物进行磨削的情况下，对磨削磨具进行冷却从而确保不在被磨削面上产生剥孔等磨削不良。
发明内容
本发明的目的在于提供磨削装置，在对被加工物进行磨削的情况下，对磨削磨具进行冷却从而确保不在被磨削面上产生剥孔等磨削不良。
用于解決上述课题的本发明是磨削装置，其具有：保持单元，其具有对被加工物进行保持的保持面；磨削单元，其以呈环状配设有磨削磨具的磨削磨轮的中心为轴使该磨削磨轮进行旋转，利用该磨削磨具的磨削面对被加工物进行磨削；以及移动单元，其使该保持单元与该磨削单元在该保持面方向上相对地移动，该磨削装置的特征在于，该磨削装置具有圆弧状的冷却喷嘴，当利用该移动单元将该保持单元定位于使该磨削磨具从该保持面的中心通过的磨削位置而进行磨削时，该冷却喷嘴与从该保持单元所保持的被加工物探出的磨削加工中的该磨削磨具的磨削面对应，在磨削加工中利用该冷却喷嘴对该磨削面进行冷却。
优选为，将所述冷却喷嘴配设于所述保持单元。
优选为，所述冷却喷嘴与所述磨削面对置，多个水提供口呈圆弧状配设于该冷却喷嘴。
本发明的磨削装置具有圆弧状的冷却喷嘴，在利用移动单元将保持单元定位在使磨削磨具从保持面的中心通过的磨削位置而进行磨削时，该冷却喷嘴与从保持单元所保持的被加工物探出的磨削加工中的磨削磨具的磨削面对应，从而能够在磨削加工中利用冷却喷嘴在磨削磨具与被加工物的接触部位以外的部分对磨削磨具的磨削面充分地进行冷却，因此能够防止在被加工物的被磨削面发生由磨削磨具的蓄热而引起的剥孔等磨削不良。
通过将冷却喷嘴配设于保持单元，能够在磨削中对从保持单元所保持的被加工物探出的磨削磨具的磨削面的大约整个面提供冷却水而进行冷却，从而能够相比于现有技术提高冷却效率。
通过使冷却喷嘴与磨削磨具的磨削面对置，并圆弧状地配设多个水提供口，能够在磨削中从水提供口对从保持单元所保持的被加工物探出的磨削磨具的磨削面的大约整个面提供冷却水而进行冷却，从而能够相比于现有技术提高冷却效率。
附图说明
图1是示出磨削装置的一例的立体图。
图2是示出保持单元和圆弧状的冷却喷嘴的一例的俯视图。
图3是示出从圆弧状的冷却喷嘴向磨削加工中的磨削磨具的磨削面提供冷却水的状态的侧视图。
图4是示出在具有转台作为移动单元的磨削装置中，从圆弧状的冷却喷嘴向磨削加工中的磨削磨具的磨削面提供冷却水的状态的侧视图。
图5是示出移动单元使对新的被加工物进行保持的保持单元公转从而将该保持单元定位在磨削单元的下方的状态的侧视图。
图6是示出移动单元将对新的被加工物进行保持的保持单元定位在磨削单元的下方的规定位置进而使冷却喷嘴下降而将该冷却喷嘴定位在规定的高度位置的状态的侧视图。
标号说明
1：磨削装置；10：基座；11：柱；3：保持单元；30：吸附部；30a：保持面；31：框体；37：倾斜调节机构；39：罩；35：移动单元；5：磨削进给单元；50：滚珠丝杠；51：导轨；52：电动机；53：升降板；7：磨削单元；70：旋转轴；70a：流路；71：外壳；72：电动机；73：安装座；74：磨削磨轮；740：磨削磨具；741：轮基座；75：保持架；60：冷却喷嘴；600：基部；601：水提供口；69：冷却水源；63：喷嘴升降单元；W：晶片；1A：磨削装置；63A：喷嘴升降单元。
具体实施方式
图1所示的磨削装置1是利用磨削单元7对保持在保持单元3上的被加工物W进行磨削的装置。磨削装置1的基座10上的前方(-Y方向侧)是相对于保持单元3装卸被加工物W的区域，基座10上的后方(+Y方向侧)是利用磨削单元7对保持在保持单元3上的被加工物W进行磨削的区域。
保持单元3具有：吸附部30，其由圆形板状的多孔部件等构成，对被加工物W进行吸附；框体31，其对吸附部30进行支承；以及罩39，其从侧方包围框体31。吸附部30与真空产生装置等的未图示的吸引源连通，吸引源进行吸引而产生的吸引力传递至吸附部30的作为露出面的保持面30a，从而能够将被加工物W吸引保持在保持单元3的保持面30a上。另外，保持单元3能够绕Z轴方向的轴心旋转。
保持面30a形成为以保持单元3的旋转中心作为顶点的具有非常平缓的倾斜角度的圆锥面。
另外，在保持单元3的下方隔着联轴器等而配设有倾斜调节机构37。倾斜调节机构37能够对保持单元3的保持面30a相对于水平面的倾斜(磨削单元7的磨削磨具740相对于磨削面的倾斜)进行调节。
在与保持单元3和罩39连结的波纹罩39a的下方(基座10内部)配设有使保持单元3沿保持面方向(Y轴方向)移动的移动单元35。移动单元35具有：滚珠丝杠350，其具有Y轴方向的轴心；一对导轨351，它们与滚珠丝杠350平行配设；电动机352，其与滚珠丝杠350连结，并且使滚珠丝杠350转动；以及未图示的可动板，其内部所具有的螺母与滚珠丝杠350螺合并且在导轨351上滑动，当电动机352使滚珠丝杠350进行转动时，未图示的可动板随之被导轨351引导而沿Y轴方向进行往复移动，固定在可动板上的保持单元3沿Y轴方向进行移动。波纹罩39a随着保持单元3的移动而在Y轴方向上进行伸缩。
在磨削区域中立设有柱11，在柱11的前表面上配设有磨削进给单元5，该磨削进给单元5将磨削单元7沿Z轴方向(铅垂方向)进行磨削进给，使磨削单元7接近或者远离保持单元3。磨削进给单元5具有：滚珠丝杠50，其具有铅垂方向的轴心；一对导轨51，它们与滚珠丝杠50平行配设；电动机52，其与滚珠丝杠50的上端连结，并且使滚珠丝杠50进行转动；以及升降板53，其内部的螺母与滚珠丝杠50螺合，该升降板53的侧部与导轨51滑动接触，当电动机52使滚珠丝杠50进行转动时，升降板53随之被导轨51引导而沿Z轴方向进行往复移动，固定在升降板53上的磨削单元7沿Z轴方向进行磨削进给。
对保持单元3所保持的被加工物W进行磨削加工的磨削单元7具有：轴向为Z轴方向的旋转轴70；外壳71，其将旋转轴70支承为能够旋转；电动机72，其驱动旋转轴70进行旋转；圆环状的安装座73，其与旋转轴70的下端连接；磨削磨轮74，其以可装卸的方式安装于安装座73的下表面上；以及保持架75，其对外壳71进行支承，保持架75的侧面固定在磨削进给单元5的升降板53上。
磨削磨轮74具有：轮基座741；以及大致立方体形状的多个磨削磨具740，它们呈环状配置在轮基座741的底面上。磨削磨具740例如由树脂结合剂或金属结合剂等将金刚石磨粒等固定而成型。
磨削磨轮74的旋转中心(磨削磨具740的旋转中心)位于旋转轴70的轴心线上，通过使旋转轴70进行旋转，磨削磨轮74以磨削磨轮74的中心为轴绕Z轴方向的轴心进行旋转。
在旋转轴70的内部，贯通旋转轴70的轴向(Z轴方向)而设置有与未图示的磨削水提供源连通而成为磨削水的通道的流路70a为，流路70a还通过安装座73并在轮基座741的底面开口，以便能够朝向磨削磨具740喷出磨削水。
以下，对在利用图1所示的磨削装置1对保持单元3所保持的被加工物W进行磨削的情况下的磨削装置1的动作进行说明。图1所示的被加工物W例如是外形呈圆形板状的半导体晶片，被加工物W的上表面Wb是要实施磨削加工的被磨削面。该上表面Wb例如利用PCB等树脂模制而成，但也可以是未利用树脂模制的硅晶面等。
首先，在磨削装置1的装卸区域内，将被加工物W载置在保持单元3的保持面30a上，使未图示的吸引源进行动作所产生的吸引力传递至保持面30a，从而使保持单元3将被加工物W的下表面Wa吸引保持在保持面30a上。成为被加工物W的中心与保持面30a的中心大致达到一致的状态。
移动单元35使对被加工物W进行保持的保持单元3移动至磨削单元7的下方，进行磨削磨具740与被加工物W的对位。对位例如通过如下的方式进行：如图2所示，使磨削磨具740的旋转中心相对于保持面30a的旋转中心(被加工物W的旋转中心)-Y方向偏移规定的距离，从而使磨削磨具740的旋转轨迹740a通过保持面30a的旋转中心。另外，利用倾斜调节机构37将保持单元3的倾斜调整成使平缓的圆锥面即保持面30a与磨削磨具740的磨削面(下表面)平行，从而使被吸引保持的被加工物W的上表面Wb遵循作为圆锥面的保持面30a而与磨削磨具740的磨削面平行(参照图3)。
如图2、图3所示，在进行了磨削磨具740与被加工物W的对位之后，利用图1所示的电动机72驱动旋转轴70进行旋转，使磨削磨具740随之在例如从+Z方向侧观察的逆时针方向上进行旋转。另外，图3所示的磨削进给单元5使磨削单元7向-Z方向逐渐下降并使磨削磨具740与被加工物W的上表面Wb抵接，从而进行磨削加工。在磨削加工中，使保持单元3在从+Z方向侧观察的逆时针方向上进行旋转，被加工物W也随之进行旋转，因此磨削磨具740对被加工物W的上表面Wb的整个面进行磨削加工。例如，在磨削加工中，使磨削水在旋转轴70中的流路70a(参照图1)中沟通过而提供给磨削磨具740与被加工物W的接触部位，从而对接触部位进行冷却或清洗。
另外，被加工物W遵循保持单元3的平缓的圆锥面即保持面30a而被吸引保持，因此在图2所示的磨削磨具740的旋转轨迹740a中的箭头R所示的范围内，磨削磨具740与旋转的被加工物W的上表面Wb抵接而进行磨削。
磨削装置1具有对磨削加工中的磨削磨具740的磨削面进行冷却的圆弧状的冷却喷嘴60。如上所述，当利用移动单元35将保持单元3定位于使磨削磨具740从保持单元3的保持面30a的中心通过的磨削位置而进行磨削时，冷却喷嘴60对从保持单元3所保持的被加工物W向+Y方向侧探出的磨削加工中的磨削磨具740的磨削面进行冷却。
如图1～图3所示，在本实施方式中，冷却喷嘴60例如具有：基部600，其具有与磨削磨具740的探出部分对应的半圆弧状的外形；以及多个水提供口601，它们在基部600的上表面开口，冷却喷嘴60隔着后述的喷嘴升降单元63(在图1中未图示)而配设在保持单元3的罩39上。基部600的曲率设定为与磨削磨具740的旋转轨迹740a的直径匹配。
如图2所示，各水提供口601例如优选形成为圆孔形状并在基部600的上表面上沿着周向隔开相等间隔而圆弧状地配设多个，但不限定于此。例如，各水提供口也可以形成为小宽度的缝隙状，在基部600的上表面上沿周向隔开相等间隔而圆弧状地配设多个。或者，也可以在基部600的上表面上按照一条连续的方式形成沿圆弧状延伸的小宽度的缝隙而形成水提供口。
如图3所示，各水提供口601的各下端例如与形成于基部600的内部的流路600b合流。关于在基部600的内部延伸的流路600b，例如该流路600b的一端在基部600的外侧面开口，从而与向冷却喷嘴60提供冷却水的冷却水源69连通。
图2、图3所示的喷嘴升降单元63例如具有：引导柱630，其立设在罩39的上表面上，在该引导柱630的侧面具有未图示的导轨；滚珠丝杠631，其与引导柱630平行地延Z轴方向延伸；电动机634，其与滚珠丝杠631连结，并且使滚珠丝杠631转动；升降部件632，其内部的螺母与滚珠丝杠631螺合，升降部件632的侧部与引导柱630的导轨滑动接触；以及支承桥633，其从升降部件632向两个侧方延伸，一端被固定在冷却喷嘴60的基部600的内周面上，当电动机634使滚珠丝杠631进行转动时，升降部件632随之被引导柱630的导轨引导而沿Z轴方向移动，能够将借助支承桥633而支承在升降部件632上的冷却喷嘴60定位在规定的高度位置。
喷嘴升降单元63也可以是电动缸体或气缸等。
另外，磨削装置1也可以不具有喷嘴升降单元63，冷却喷嘴60也可以能够由作业者手动地进行上下移动。在该情况下，例如，冷却喷嘴60也可以安装成该冷却喷嘴60的两端能够在保持单元3的框体31的侧面上滑动。即，例如在框体31的侧面上形成有导轨，冷却喷嘴60的两端能够在导轨上滑动，在作业者利用手动作业将冷却喷嘴定位于规定的高度位置之后，利用固定螺栓、夹具、销等将冷却喷嘴60固定于该高度位置。
如图3所示，在磨削加工中，冷却喷嘴60与从保持单元3所保持的被加工物W向+Y方向侧探出的磨削加工中的磨削磨具740的磨削面对置，此外，喷嘴升降单元63使冷却喷嘴60沿Z轴方向移动从而在各水提供口601与磨削磨具740之间设置有间隙(例如，宽度为2mm的间隙)的状态下将冷却喷嘴60定位于规定的高度位置。冷却喷嘴60的高度位置例如优选为如下的高度位置：在已将被加工物W磨削至期望的厚度时下降的磨削磨具740不会与水提供口601接触，并且在水提供口601与旋转的磨削磨具740的磨削面之间的间隙中产生后述的负压。
冷却水源69例如按照1.0L/分钟的提供量向冷却喷嘴60提供冷却水。该冷却水通过在基部600的内部延伸的流路600b并从各水提供口601流出。这里，由于在冷却喷嘴60的上方，磨削磨具740高速旋转，因此水提供口601与磨削磨具740之间的间隙的空气向放射方向高速流动而从该间隙放出。其结果为，在该间隙中产生将从水提供口601流出的冷却水向磨削磨具740的磨削面拉近的负压，冷却水被该负压拉近磨削磨具740的磨削面并接触，从而冷却磨削面。附着于磨削磨具740的磨削面并进行了冷却的冷却水通过从旋转的磨削磨具740受到的离心力而向径向外侧排出，然后，流入形成在基座10上的未图示的排水口等。
另外，当使冷却水的提供量成为冷却水像上述那样通过负压而被拉近磨削磨具740的磨削面并接触的提供量时，能够以较少的冷却水量高效地对磨削面进行冷却。
这样，在一边利用冷却喷嘴60对磨削磨具740进行冷却一边将被加工物W的上表面Wb磨削规定的量之后，磨削进给单元5使磨削单元7向上方移动，使磨削磨具740从被加工物W的上表面Wb离开。
本发明的磨削装置1具有圆弧状的冷却喷嘴60，在利用移动单元35将保持单元3定位于使磨削磨具740从保持单元3的保持面30a的中心通过的磨削位置而进行磨削时，该圆弧状的冷却喷嘴60与从保持单元3所保持的被加工物W探出的磨削加工中的磨削磨具740的磨削面对应，从而能够在磨削加工中在磨削磨具740与被加工物W的接触部位以外也能够利用冷却喷嘴60高效地对磨削磨具740的磨削面进行充分地冷却。即，相比于现有技术，能够使冷却水以更大的范围与磨削磨具740的磨削面接触，另外，冷却水与磨削磨具740的磨削面接触的时间也变长，因此能够进一步提高冷却效果。此外，虽然有时例如高压的冷却水从水提供口610喷射而与磨削磨具740的磨削面强势接触从而使磨削屑等污物嵌入磨削面，但在像上述那样控制了冷却水的提供量并且冷却水被磨削磨具740的旋转所产生的负压拉近磨削磨具740的磨削面并接触的情况下，磨削屑等污物不会嵌入磨削面，从而防止了堵塞。由此，能够防止在被加工物W的被磨削面上产生以磨削磨具740的蓄热为原因的剥孔等磨削不良。
另外，通过将冷却喷嘴60配设于保持单元3，能够在磨削中对从保持单元3所保持的被加工物W探出的磨削磨具740的磨削面的大约整个面提供冷却水而进行冷却，从而能够相比于现有技术提高冷却效率。
通过使冷却喷嘴60与磨削磨具740的磨削面对置，并使多个水提供口601圆弧状地配设于基部600，能够在磨削中从水提供口601对从保持单元3所保持的被加工物W探出的磨削磨具740的磨削面的大约整个面提供冷却水而进行冷却，从而能够相比于现有技术提高冷却效率。
本发明的磨削装置不限定于上述实施方式，能够在可以发挥本发明的效果的范围内进行适当变更。
例如，本发明的磨削装置也可以并非像上述实施方式那样使保持单元3沿Y轴方向直线移动并定位在磨削单元7的正下方的磨削装置1，而是像图4～图6所示那样的通过使设置在基座10上的移动单元18(转台18)进行旋转而将保持单元3定位在磨削单元7的正下方的结构的磨削装置1A。
在移动单元18的上表面上，多个(例如3个)保持单元3沿周向隔开相等间隔而配设。移动单元18能够绕Z轴方向的轴心旋转，通过使移动单元18进行旋转，能够使各保持单元3在X轴Y轴平面上进行公转，从而使各保持单元3依次移动至磨削单元7的正下方。
在磨削装置1A中，冷却喷嘴60能够利用图4所示的喷嘴升降单元63A进行上下移动。喷嘴升降单元63A具有：引导柱630，其立设在基座10上，在该引导柱630的侧面上具有导轨630a；滚珠丝杠631，其与引导柱630平行地沿Z轴方向延伸；电动机634，其与滚珠丝杠631连结，使滚珠丝杠631进行转动；升降部件632，该升降部件632的螺母632a与滚珠丝杠631螺合，该升降部件632的侧部与导轨630a滑动接触；以及臂635，其与升降部件632形成为一体，并且与冷却喷嘴60连结，当电动机634使滚珠丝杠631进行转动时，升降部件632随之被导轨630a引导而沿Z轴方向进行移动，从而能够将臂635所支承的冷却喷嘴60定位于规定的高度位置。
在利用图4所示的磨削装置1A对保持单元3所保持的被加工物W进行磨削的情况下，通过使移动单元18例如在从+Z方向观察的逆时针的方向上进行自转，从而使对被加工物W进行吸引保持的状态的保持单元3进行公转，对保持单元3进行定位以使得磨削单元7的磨削磨具740通过被加工物W的旋转中心。另外，通过利用倾斜调节机构37对保持单元3的倾斜进行调整，从而使被吸引保持的被加工物W的上表面Wb遵循圆锥面即保持面30a而与磨削磨具740的磨削面平行。
在进行由上述移动单元18所实现的对保持单元3的定位时，例如通过喷嘴升降单元63A将冷却喷嘴60预先定位于比保持单元3靠上侧的位置，使保持单元3不与冷却喷嘴60碰撞。然后，当将保持单元3定位于磨削单元7的下方的位置时，喷嘴升降单元63A使冷却喷嘴60下降，从而按照在各水提供口601与磨削磨具740之间设置有间隙(例如、宽度为2mm的间隙)的方式将冷却喷嘴60定位在规定的高度位置。
磨削进给单元5使磨削单元7下降，使磨削磨具740在从+Z方向侧观察的逆时针方向上进行旋转并且与被加工物W的上表面Wb抵接，从而进行磨削加工。在磨削加工中，随着保持单元3在从+Z方向侧观察的逆时针方向上在移动单元18上进行旋转，被加工物W也进行旋转，因此磨削磨具740对被加工物W的上表面Wb的整个面进行磨削加工。此外，冷却水源69将冷却水以例如1.0L/分钟的提供量提供给冷却喷嘴60，从水提供口601流出的冷却水通过负压而被拉近磨削磨具740的磨削面并接触，从而对磨削面进行冷却。
在利用冷却喷嘴60对磨削磨具740进行冷却并且将被加工物W的上表面Wb磨削了规定的量之后，磨削进给单元5使旋转的磨削单元7向上方移动，使磨削磨具740从被加工物W的上表面Wb离开。与此同时，冷却喷嘴60利用喷嘴升降单元63A而上升，被定位在比保持单元3靠上侧的位置。
通过使移动单元18例如在从+Z方向观察的逆时针方向上自转，从而使吸引保持着磨削加工前的新的被加工物W的状态的另一个保持单元3公转，并对保持单元进行定位以使得磨削单元7的磨削磨具740通过被加工物W的旋转中心。冷却喷嘴60由于被定位在比保持单元3靠上方的位置，因此冷却喷嘴60不会与保持单元3碰撞。
另外，也可以是当利用移动单元18将对新的被加工物W进行保持的保持单元3定位在磨削单元7的下方的过程中，在正在旋转的状态的磨削单元7和冷却喷嘴60已上升的高度位置，从冷却水源69向冷却喷嘴60提供冷却水，从水提供口601流出的冷却水通过负压而被拉近磨削磨具740的磨削面并接触，从而将磨削面冷却。
使移动单元18的停止，将对新的被加工物W进行保持的保持单元3定位在规定的位置，从而成为能够利用磨削单元7进行磨削的状态。然后，例如，在磨削进给单元5使磨削单元7下降之前，喷嘴升降单元63A使冷却喷嘴60下降，从而将冷却喷嘴60定位在规定的高度位置，以便在各水提供口601与磨削磨具740之间设置间隙(例如，宽度为2mm的间隙)。然后，以与之前几乎相同的方式对新的被加工物W进行磨削。

Claims (3)

1.一种磨削装置，其具有：
保持单元，其具有对被加工物进行保持的保持面；
磨削单元，其以呈环状配设有磨削磨具的磨削磨轮的中心为轴使该磨削磨轮进行旋转，利用该磨削磨具的磨削面对被加工物进行磨削；以及
移动单元，其使该保持单元与该磨削单元在该保持面方向上相对地移动，
该磨削装置的特征在于，
该磨削装置具有圆弧状的冷却喷嘴，当利用该移动单元将该保持单元定位于使该磨削磨具从该保持面的中心通过的磨削位置而进行磨削时，该冷却喷嘴与从该保持单元所保持的被加工物探出的磨削加工中的该磨削磨具的磨削面对应，
在磨削加工中利用该冷却喷嘴对该磨削面进行冷却。
2.根据权利要求1所述的磨削装置，其中，
将所述冷却喷嘴配设于所述保持单元。
3.根据权利要求1或2所述的磨削装置，其中，
所述冷却喷嘴与所述磨削面对置，多个水提供口呈圆弧状配设于该冷却喷嘴。
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