CN110497270A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

提供切削装置，不进行治具卡盘工作台的更换也能够容易地执行端面修正。该切削装置具有：保持工作台(30)，其对被加工物进行保持；切削刀具，其对保持工作台(30)所保持的被加工物进行切削；以及安装座凸缘(24)，其在使切削刀具旋转的主轴(22)的前端利用端面(24C)对切削刀具进行夹持而固定，保持工作台(30)具有：保持治具(34)，其具有对被加工物进行保持的保持面(34a)；多个退刀槽(34c)，它们形成于保持治具(34)中的与被加工物的分割预定线对应的位置；多个细孔(34d)，它们形成于由退刀槽(34c)划分的各区域，在保持治具(34)设置有端面修正治具(100)，该端面修正治具(100)包含：磨削磨具(101)，其对安装座凸缘(24)的端面(24C)进行磨削；以及磨具支承部件(102)，其对磨削磨具(101)进行保持。

Description

切削装置
技术领域
本发明涉及切削装置。
背景技术
通常对晶片等被加工物进行切削的切削装置将切削刀具通过安装座凸缘而固定于主轴的前端。安装座凸缘在使环状的端面与切削刀具的一个侧面接触的状态下通过固定螺母对切削刀具进行夹持。在这种安装座凸缘中，当在端面上产生附着物或损伤时，切削刀具的夹持会变成局部夹持。因此，在切削时，切削刀具容易相对于旋转轴振动或倾斜地旋转，从而成为被加工物缺损或切削刀具破损的原因。因此，定期或在更换安装座凸缘时实施如下的端面修正作业：使用具有磨削磨具的端面修正治具对安装座凸缘的端面进行磨削，使端面成为平坦且与旋转轴垂直的面。
在实施这种端面修正作业的情况下，也设想了将端面修正治具吸引保持于在切削加工时对被加工物进行保持的卡盘工作台上。但是，端面修正治具比卡盘工作台小，并且卡盘工作台通常采用以多孔状对被加工物进行整面吸附的结构。因此，当将端面修正治具载置于卡盘工作台时，会产生真空泄漏，无法对端面修正治具进行充分地吸附保持。另外，当卡盘工作台的多孔表面受损时，会影响被加工物的加工时的平坦度。因此，提出了如下的技术：在实施端面修正作业的情况下，更换成在中央形成有真空槽的通用卡盘工作台，使该真空槽吸附端面修正治具(例如，参照专利文献1)。
另外，还提出了如下结构的切削装置，除了切削加工用的卡盘工作台以外，还设置了尺寸比该卡盘工作台小的子卡盘工作台，将端面修正治具载置于该子卡盘工作台上(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2011-011299号公报
专利文献2：日本特开2011-255458号公报
但是，在对作为被加工物的所谓的封装基板进行切削的情况下，该封装基板被保持于具有切削刀具的退刀槽的治具卡盘工作台(保持工作台)上。在该结构中，存在如下的问题：在从通用卡盘工作台更换成治具卡盘工作台之后，需要对退刀槽的位置进行对准的动作，端面修正的作业会变得繁杂。另外，在除了切削加工用的卡盘工作台以外还设置子卡盘工作台的结构中，存在切削装置的占用面积增大的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供不进行治具卡盘工作台的更换也能够容易地执行端面修正的切削装置。
为了解决上述课题并实现目的，本发明的切削装置具有：保持工作台，其对设定有交叉的多条分割预定线的被加工物进行保持；切削刀具，其对该保持工作台所保持的被加工物进行切削；主轴，其使该切削刀具进行旋转；以及凸缘，其在该主轴的前端利用端面对该切削刀具进行夹持而固定，该保持工作台构成为包含：保持面，其对被加工物进行保持；多个切削刀具用退刀槽，它们形成于与该保持面所保持的被加工物的该分割预定线对应的位置；多个吸引孔，它们形成于由该切削刀具用退刀槽划分的各区域；负压传递部，其向该吸引孔传递负压；磨削磨具，其对该凸缘的该端面进行磨削；以及磨具支承部件，其对该磨削磨具进行保持。
根据该结构，保持工作台构成为包含：磨削磨具，其对凸缘的端面进行磨削；以及磨具支承部件，其对磨削磨具进行保持，因此不进行治具卡盘工作台的更换也能够容易地执行端面修正。另外，无需另外准备子卡盘工作台，因此能够防止切削装置的占用面积增大。
在该结构中，也可以是，该磨具支承部件配设于该保持面的高度以下，该磨具支承部件按照与该凸缘的端面对置的方式固定于该保持工作台的侧面。
根据本发明，保持工作台构成为包含：磨削磨具，其对凸缘的端面进行磨削；以及磨具支承部件，其对磨削磨具进行保持，因此不进行治具卡盘工作台的更换也能够容易地执行端面修正。另外，无需另外准备子卡盘工作台，因此能够防止切削装置的占用面积增大。
附图说明
图1是示出本实施方式的切削装置的结构的外观立体图。
图2是示意性示出被加工物的俯视图。
图3是示意性示出被加工物的仰视图。
图4是示意性示出保持治具的俯视图。
图5是示意性示出载置于治具基座的状态下的保持治具的侧剖视图。
图6是示出切削装置的切削单元的结构的分解立体图。
图7是示出通过本实施方式的端面修正治具进行安装座凸缘的端面修正的状态的侧视图。
图8是示出通过其他实施方式的端面修正治具进行安装座凸缘的端面修正的状态的侧视图。
标号说明
1：切削装置；11：被加工物；19：间隔道(分割预定线)；20：切削单元；21：切削刀具；22：主轴；23：壳体；24：安装座凸缘(凸缘)；24C：端面；30：保持工作台；32：治具基座；32a：上表面；32f：一个角部；32g：阶梯部；34：保持治具；34a：保持面；34c：退刀槽(切削刀具用退刀槽)；34d：细孔(吸引孔)；34f：一个角部；34g：阶梯部；38：吸引源(负压传递部)；40：分度进给单元；50：切入进给单元；100、100A：端面修正治具；101：磨削磨具；102：磨具支承部件；102a：上表面；103：固定螺钉。
具体实施方式
对本发明的实施方式的切削装置进行说明。本发明并不被以下实施方式所记载的内容限定。另外，在以下所记载的结构要素中包含本领域技术人员能够容易想到的内容、实质上相同的内容。另外，以下所记载的结构可以适当组合。另外，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或变更。
图1是示出本实施方式的切削装置的结构的外观立体图。图2是示意性示出被加工物的俯视图。图3是示意性示出被加工物的仰视图。切削装置1是对被加工物11进行切削加工而将被加工物11分割成各个芯片的装置。在本实施方式中，被加工物11是所谓的器件封装(封装基板)，如图2和图3所示，包含俯视时形成为大致矩形状的框体13。框体13例如由铜等金属、树脂或陶瓷等构成，包含多个(在本实施方式中为三个)器件区域15和围绕各器件区域15的外周剩余区域17。
器件区域15被交叉的多条间隔道(分割预定线)19进一步划分成多个区域(在本实施方式中为48个区域)，在各区域配置有IC、LSI或LED等器件(未图示)。另外，在框体13的背面13b侧设置有树脂12，该树脂12覆盖各器件区域15的整个背面13b侧，对多个器件进行密封。该树脂12形成为规定的厚度，从框体13的背面13b突出。另外，在框体13的正面13a侧设置有与各器件相对应的多个载台14。在各载台14的周围形成有多个电极垫(未图示)。
被加工物11例如是通过如下方式得到的：在将器件从框体13的背面13b侧配置于各载台14并利用金属线(未图示)等将各器件的电极与配置于载台14的周围的电极垫连接之后，利用树脂12对背面13b侧进行密封。通过沿着间隔道19对该被加工物11进行分割，能够形成利用树脂进行了密封的多个芯片。另外，被加工物11并不限于器件封装(封装基板)，包含陶瓷基板、玻璃基板、半导体晶片、光器件晶片等。
如图1所示，切削装置1具有：保持工作台(也称为治具卡盘工作台)30，其对被加工物11进行吸引保持；切削单元20，其一边对保持工作台30所保持的被加工物11提供切削水一边利用切削刀具21对该被加工物11进行切削(加工)；加工进给单元(未图示)，其使保持工作台30在X轴方向(加工进给方向)上移动；分度进给单元40，其使切削单元20在与X轴方向垂直的Y轴方向(分度进给方向)上移动；以及切入进给单元50，其使切削单元20在与X轴方向和Y轴方向分别垂直的Z轴方向(铅垂方向)上移动。
切削装置1具有长方体状的装置主体2，在其上表面上形成有在X轴方向上较长的矩形状的开口2a。在该开口2a内设置有保持工作台30、加工进给单元、覆盖该加工进给单元的防水罩3以及与该防水罩3连结的一对波纹部4。保持工作台30具有：治具基座32，其具有两种吸引口；以及保持治具34，其安装于该治具基座32的上表面32a上而对被加工物11进行吸引保持。另外，保持工作台30通过未图示的加工进给单元在装置主体2的上表面上沿X轴方向移动自如，并且通过未图示的旋转驱动源绕与Z轴方向平行的轴心旋转自如。如图5和图6所示，保持治具34形成为大致矩形的平板状，其上表面为对被加工物11进行吸引保持的保持面34a。
在保持面34a上，在与被加工物11的间隔道19相对应的位置形成有退刀槽(切削刀具用退刀槽)34c。通过该退刀槽34c将保持治具34的保持面34a划分成与从被加工物11分割的各芯片相对应的多个区域。退刀槽34c的宽度比切削刀具21的宽度宽，退刀槽34c的深度比切削刀具21的切入深度深。因此，在沿着间隔道19对被加工物11进行切削时，即使使切削刀具21切入得较深，切削刀具21也不与保持治具34发生干涉。另外，保持治具34形成为比退刀槽34c的深度厚。
在由退刀槽34c划分的各区域中形成有将保持治具34上下贯通而在保持面34a上开口的细孔(吸引孔)34d。如图5所示，当将保持治具34载置于治具基座32的上表面32a时，各细孔34d与形成于治具基座32的上表面32a侧的中央部分的第1吸引口32b连通。
第1吸引口32b通过第1电磁阀36a而与吸引源(负压传递部)38连接。该吸引源38通过第1吸引口32b而将负压传递至各细孔34d。因此，在使被加工物11与载置于治具基座32的上表面32a的状态的保持治具34的保持面34a重叠并使被加工物11的与各芯片相对应的区域与各细孔34d对齐之后，若将第1电磁阀36a打开，则能够利用保持工作台30对被加工物11进行吸引保持。另外，在治具基座32的上表面32a侧的外周部分形成有用于将保持治具34安装于治具基座32的第2吸引口32c。该第2吸引口32c通过第2电磁阀36b而与吸引源38连接。因此，若使保持治具34的下表面34b与治具基座32的上表面32a接触而将第2电磁阀36b打开，则能够将保持治具34安装于治具基座32的上表面32a上。
如图1所示，在装置主体2的上表面上设置有门型的支承构造5，该门型的支承构造5沿着Y轴方向延伸，并且跨越保持工作台30而配置。分度进给单元40和切入进给单元50设置于上述支承构造5。分度进给单元40使切削单元20在与保持工作台30的保持面34a平行且与X轴方向垂直的分度进给方向即Y轴方向上移动，从而使保持工作台30和切削单元20沿着Y轴方向相对地进行分度进给。如图1所示，分度进给单元40具有：一对导轨41，它们配置于支承构造5，沿Y轴方向延伸；滚珠丝杠42，其配设成与这些导轨41平行；以及刀具移动基台43，其在内部具有与该滚珠丝杠42螺合的螺母(未图示)，沿着导轨41移动。在滚珠丝杠42的一端连结有使该滚珠丝杠42旋转的脉冲电动机(未图示)，通过滚珠丝杠42的旋转，刀具移动基台43沿着导轨41在Y轴方向上移动。
切入进给单元50使切削单元20在与保持工作台30的保持面34a垂直的切入进给方向即Z轴方向上移动，从而使保持工作台30和切削单元20沿着Z轴方向相对地进行切入进给。切入进给单元50具有：一对导轨51，它们配置于刀具移动基台43，沿Z轴方向延伸；滚珠丝杠52，其配设成与这些导轨51平行；以及切入移动基台53，其在内部具有与该滚珠丝杠52螺合的螺母(未图示)，沿着导轨51移动。在该切入移动基台53上支承有上述的切削单元20。另外，在滚珠丝杠52的一端连结有使该滚珠丝杠52旋转的脉冲电动机54，通过滚珠丝杠52的旋转，切入移动基台53沿着导轨51在Z轴方向上移动。
切削单元20能够通过分度进给单元40和切入进给单元50而将切削刀具21定位于保持工作台30的保持面34a的任意位置。如图6所示，切削单元20具有壳体23、主轴22、安装座凸缘(凸缘)24、切削刀具21以及固定螺母25。另外，虽省略了图示，但切削单元20具有在切削加工时朝向切削刀具21的刃尖和加工点分别提供切削水的喷嘴。
切削刀具21是所谓的轮毂刀具，具有圆环状的切刃21B，该圆环状的切刃21B固定于由金属(例如铝)形成的圆盘状的基台21A的外周而对被加工物11进行切削。切刃21B由金刚石或CBN(Cubic Boron Nitride：立方氮化硼)等磨粒和金属或树脂等结合材料构成，形成为规定的厚度。另外，作为切削刀具，也可以使用仅由切刃构成的垫圈刀具。
主轴22使切削刀具21旋转而对被加工物11进行切削。主轴22收纳于壳体23内，该壳体23支承于切入进给单元50的切入移动基台53。切削单元20的主轴22和切削刀具21的轴心设定成与Y轴方向平行。另外，主轴22的一端侧从壳体23的一个端部向外部突出，在主轴22的另一端侧连结有用于使该主轴22旋转的电动机(未图示)。另外，在主轴22的一端部(前端)的外周安装有安装座凸缘24。
安装座凸缘24对切削刀具21进行支承。安装座凸缘24是金属制的，具有：圆筒状的凸部24A，其安装于主轴22的一个端部的外周；以及凸缘部24B，其从凸部24A的外周面朝向径向外侧延伸。安装座凸缘24通过使主轴22的一个端部嵌入至凸部24A内并将螺栓26拧入主轴22的一个端部而固定于主轴22。另外，将切削刀具21嵌入至凸部24A的外周部并在该凸部24A的外周螺合固定螺母25。由此，利用固定螺母25和安装座凸缘24对切削刀具21的基台21A进行夹持而固定。在安装座凸缘24的凸缘部24B形成有与切削刀具21的基台21A抵接而对切削刀具21进行支承的端面24C。另外，如图1所示，在切削单元20上按照一体移动的方式固定有对被加工物11的上表面进行拍摄的拍摄部29。拍摄部29具有对保持工作台30所保持的加工前的被加工物11的要分割的区域进行拍摄的CCD相机。CCD相机对保持工作台30所保持的被加工物11进行拍摄而获取用于进行对准的图像，进行被加工物11与切削刀具21的对位。
但是，如上所述，切削刀具21利用固定螺母25和安装座凸缘24的端面24C对切削刀具21的基台21A进行夹持而固定。这里，例如在由于形成基台21A的铝金属的一部分附着于安装座凸缘24的端面24C而导致安装座凸缘24的端面24C不平坦的情况下，或者在端面24C与主轴22的轴心所成的角度不是直角的情况下，当主轴22旋转时，切削刀具21发生晃动，有可能产生无法精密地进行切削的问题。因此，切削装置1具有对安装座凸缘24的端面24C进行修正的端面修正治具100。该端面修正治具100定期或在更换安装座凸缘24时对该安装座凸缘24的端面24C进行磨削而修正成该端面24C与主轴22的轴心所成的角度为直角的平面。
在本实施方式中，如图4所示，端面修正治具100设置于保持工作台30的保持治具34。具体而言，端面修正治具100设置于保持治具34中的未形成退刀槽34c的一个角部34f，不与退刀槽34c发生干涉。端面修正治具100构成为具有：磨削磨具101，其对安装座凸缘24的端面24C进行磨削；磨具支承部件102，其对该磨削磨具101进行支承(保持)；以及固定螺钉103，其将该磨削磨具101和该磨具支承部件102固定于保持治具34。
如图7所示，在保持治具34的一个角部34f形成有比保持面34a低的阶梯部34g，利用该阶梯部34g和磨具支承部件102对磨削磨具101进行夹持。该磨具支承部件102按照与安装座凸缘24的端面24C对置的方式固定于保持治具34(保持工作台30)的侧面上。另外，在本实施方式中，在将磨具支承部件102固定于阶梯部34g时，磨具支承部件102的上表面102a与保持面34a为同一水平面或者比保持面低。因此，能够防止磨具支承部件102妨碍将被加工物11保持于保持治具34的保持面34a并对被加工物11实施切削加工的一系列的动作。另外，固定螺钉103通过形成于磨具支承部件102的贯通孔(未图示)而固定于阶梯部34g。固定螺钉103的头部收纳于该贯通孔内，因此能够防止该头部妨碍对被加工物11实施切削加工的一系列的动作。另外，磨具支承部件可以具有对磨削磨具101进行夹持的上块和下块，在将磨削磨具101夹持于该下块与该上块之间的状态下将下块固定于阶梯部34g。根据该结构，容易在保持治具34的保持面34a上形成上述的阶梯部34g。
接着，对本实施方式的端面修正的作业步骤进行说明。端面修正是定期或在更换切削单元20的安装座凸缘24时进行的。操作者使切削装置1的运转停止，将切削单元20的固定螺母25和切削刀具21(图6)取下。另外，也可以是将安装座凸缘24从主轴22取下并将新的安装座凸缘24安装于主轴22的状态。在这些状态下，如图7所示，安装座凸缘24为端面24C露出的状态。
接着，使分度进给单元40和切入进给单元50进行动作而将切削单元20定位于与端面修正治具100的磨削磨具101对置的位置。然后，使分度进给单元40进行动作而如图7所示那样将切削单元20在Y轴方向上进行分度进给直到安装座凸缘24的端面24C与磨削磨具101发生接触的规定位置为止。
接着，一边使主轴22旋转一边利用分度进给单元40使安装座凸缘24沿Y轴方向进给预先设定的磨削距离。另外，利用加工进给单元使保持工作台30、即磨削磨具101沿X轴方向在能够与端面24C接触的规定范围内往复移动，同时利用磨削磨具101对安装座凸缘24的端面24C进行磨削。这样，能够将安装座凸缘24的端面24C修正为平坦并将与主轴22的轴心所成的角度修正为直角。
如上所述，本实施方式的切削装置1具有：保持工作台30，其对设定有交叉的多条间隔道19的被加工物11进行保持；切削刀具21，其对保持工作台30所保持的被加工物11进行切削；主轴22，其使切削刀具21旋转；以及安装座凸缘24，其在主轴22的前端利用端面24C对切削刀具21进行夹持而固定，保持工作台30具有：保持治具34，其具有对被加工物11进行保持的保持面34a；多个退刀槽34c，它们形成于与保持面34a所保持的被加工物11的间隔道19对应的位置；多个细孔34d，它们形成于由退刀槽34c划分的各区域；以及吸引源38，其向细孔34d传递负压，并且该保持工作台30构成为设置有端面修正治具100，该端面修正治具100包含：磨削磨具101，其在保持治具34对安装座凸缘24的端面24C进行磨削；以及磨具支承部件102，其对磨削磨具101进行保持。
根据该结构，设置了端面修正治具100，该端面修正治具100包含：磨削磨具101，其在保持治具34对安装座凸缘24的端面24C进行磨削；以及磨具支承部件102，其对磨削磨具101进行保持，因此不进行具有保持治具34的保持工作台30的更换也能够容易地执行安装座凸缘24的端面24C的修正。另外，无需像以往结构那样例如另外准备对端面修正治具进行保持的子卡盘工作台，因此能够防止切削装置1的占用面积增大。
另外，根据本实施方式，将磨具支承部件102配置于保持治具34的保持面34a的高度以下，按照与安装座凸缘24的端面24C对置的方式固定于保持治具34的侧面上，因此能够防止磨具支承部件102(端面修正治具100)阻碍对保持面34a所保持的被加工物11实施切削加工的一系列的动作。因此，能够在将磨具支承部件102(端面修正治具100)安装于保持治具34的状态下进行被加工物11的切削加工。
接着，对其他实施方式进行说明。图8是示出通过其他实施方式的端面修正治具进行安装座凸缘的端面修正的状态的侧视图。在上述的实施方式中，采用了将端面修正治具100设置于保持工作台30的保持治具34的结构，但在该其他实施方式中，将端面修正治具100A设置于保持工作台30的治具基座32。端面修正治具100A的结构部件与上述的结构相同，因此标记相同的标号并省略了说明。
在该其他实施方式中，将端面修正治具100A设置于治具基座32的一个角部32f。该一个角部32f与保持治具34的一个角部34f的位置相对应。如图8所示，在治具基座32的一个角部32f形成有比治具基座32的上表面32a低的阶梯部32g，利用该阶梯部32g和磨具支承部件102对磨削磨具101进行夹持。该磨具支承部件102按照与安装座凸缘24的端面24C对置的方式固定于治具基座32(保持工作台30)的侧面上。另外，在本实施方式中，在将磨具支承部件102固定于阶梯部32g时，磨具支承部件102的上表面102a与治具基座32的上表面32a为同一水平面。因此，能够防止磨具支承部件102(端面修正治具100A)阻碍保持治具34向治具基座32的上表面32a的安装。另外，固定螺钉103通过形成于磨具支承部件102的贯通孔(未图示)而固定于阶梯部32g。固定螺钉103的头部收纳于该贯通孔内，因此能够防止该头部阻碍保持治具34向治具基座32的上表面32a的安装。
另外，本发明并不限于上述实施方式。即，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形并实施。

Claims (2)

1.一种切削装置，其具有：
保持工作台，其对设定有交叉的多条分割预定线的被加工物进行保持；
切削刀具，其对该保持工作台所保持的被加工物进行切削；
主轴，其使该切削刀具进行旋转；以及
凸缘，其在该主轴的前端利用端面对该切削刀具进行夹持而固定，
其中，
该保持工作台构成为包含：
保持面，其对被加工物进行保持；
多个切削刀具用退刀槽，它们形成于与该保持面所保持的被加工物的该分割预定线对应的位置；
多个吸引孔，它们形成于由该切削刀具用退刀槽划分的各区域；
负压传递部，其向该吸引孔传递负压；
磨削磨具，其对该凸缘的该端面进行磨削；以及
磨具支承部件，其对该磨削磨具进行保持。
2.根据权利要求1所述的切削装置，其特征在于，
该磨具支承部件配设于该保持面的高度以下，
该磨具支承部件按照与该凸缘的端面对置的方式固定于该保持工作台的侧面。
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