CN1978131A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

使构成对切削刀片的切削刃部状态进行检测的切削刀片检测单元(132)的发光单元(109)和摄像单元(114)处于对面，将其安装于刀片罩(104)。由于发光单元(109)与摄像单元(114)处于对面，所以，即使存在飞溅的切削水的飞沫，也可获得能够明确地识别切削刀片(102)的切削刃部(102a)的外周形状的图像。另外，通过在刀片罩(104)安装发光单元(109)和摄像单元(114)，从而不需要使用光纤，不需要配线。这样，在具有对切削刀片的切削刃部进行摄像、检测其缺损、磨损的功能的切削装置中，不受摄像用的光通过的光纤的配线的约束，可确实地把握切削刀片的状态进行摄像。

Description

切削装置

技术领域

本发明涉及一种具有切削刀片的切削装置，特别是涉及一种具有检测切削刀片的缺损和磨损等状态的功能的切削装置。

背景技术

形成了多个LC、LSI等器件的晶片通过使用高速回转的切削刀片纵横地切削，从而被分割成一个个的芯片，用于各种电子设备。

上述切削刀片安装于可高速回转的主轴使用，在其外周形成切削刃部。该切削刃部通过电铸、金属粘接、树脂粘接等方式固定由金刚石等构成的磨粒而构成，所以，切削使得切削刃部经时地劣化，产生缺损、磨损，存在由切削形成的各个器件的质量下降的问题。

为此解决该问题，本申请人开发了这样的装置(参照日本专利第2627913号公报)，该装置对构成切削刀片的切削刃部的外周缘部进行摄像，确认其形状，当发生不容许的缺损等时，立即更换切削刀片。在该装置中，由光纤等光传输机构将在发光元件中产生的光引导至切削刀片附近的输出端，对切削刀片进行光照射，由光纤等光传输机构将其反射光引导至受光元件，对反射光进行摄像。

然而，当由切削刀片进行切削时，需要将切削水供给到切削刀片与被加工物的接触部。因此，在将光照射到切削刀片、对反射光进行摄像的构成中，切削刀片的高速回转使切削水飞溅，该切削水的飞沫使反射光产生散射，有时不能从获得的图像识别切削刀片，所以，有时不能检测出切削刀片的缺损、磨损等。

另外，从发光元件发出的光由光纤引导至切削刀片的附近，反射光也由光纤引导至受光元件，由于光纤柔软性差，所以，还存在配线困难的问题。另外，由于包含切削刀片的切削单元在切削时移动，所以，成为光纤也移动的构成，这样，还存在缺乏柔软性的光纤妨碍移动的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的问题在于不受到光纤的配线的约束、可确实地把握切削刀片的状态地进行摄像。

本发明的切削装置至少包括保持被加工物的夹持台，具有对保持于夹持台的被加工物进行切削的切削刀片的切削单元，及检测切削刀片的切削刃部的状态的切削刀片检测单元；其特征在于：切削单元具有刀片罩，刀片罩具有将切削水供给到切削刀片的切削水喷嘴；切削刀片检测单元至少包括发光单元和摄像单元；该发光单元包含相对切削刀片的切削刃部照射的光的光源；该摄像单元包含与发光单元面对、对切削刀片的切削刃部进行摄像的摄像元件；发光单元和摄像单元安装于刀片罩。

最好摄像单元具有显微镜和反射镜；该反射镜位于从发光单元照射的光的前进路线上，对包含切削刀片的像进行反射，传递到显微镜；在显微镜连接摄像元件。

另外，最好发光单元具有反射镜，该反射镜将发出的光照射到切削刀片的切削刃部地对光进行反射。

在使光源闪光的闪光控制部连接到光源的场合，如设切削刀片的切削刃部的直径为D[mm]，切削刀片的转速为M[rpm]，由摄像单元获得的1个图像中的切削刀片的切削刃部的外周缘部宽度为W[mm]，则对于闪光控制部根据

K≥πD/W

求出对切削刀片的切削刃部的外周缘部的全周进行摄像所需要的图像数K，则

设N和n为0～任意的正整数，可根据

T[秒]＝{60[秒]/M}N+{60[秒]/(MK)}n

求出使上述发光单元发光的时刻T。在该场合，n的值可从0变化到K。

最好在摄像单元连接缺损判断部，该缺损判断部判断切削刀片的切削刃部的缺损的大小是否超过容许值。

另外，最好在摄像单元连接磨损判断部，该磨损判断部判断切削刀片的磨损量是否超过容许值。

在本发明中，由于形成为发光单元与摄像单元相面对的结构，所以，在当摄像时使发光单元发光而获得的图像中，由切削刀片遮住的部分和未被遮住的部分的对比度明确，即使存在飞溅的切削水的飞沫，也可获得能够明确地识别切削刀片的切削刃部的外周形状的图像。另外，通过发光单元和摄像单元安装于刀片罩，从而不需要使用光纤，不需要配线。

如设切削刀片的切削刃部的直径为D[mm]，切削刀片的转速为M[rpm]，由摄像单元获得的1个图像中的该切削刀片的切削刃部的外周缘部宽度为W[mm]，闪光控制部根据

K≥πD/W

求出对切削刀片的切削刃部的外周缘部的全周进行摄像所需要的图像数K，设N和n从0增加到任意的正整数，可根据

T[秒]＝{60[秒]/M}N+{60[秒]/(MK)}n

求出使发光部发光的时刻，则可获得能够明确地识别切削刀片的切削刃部的外周整个区域的图像。另外，通过将N和n作为变量，从而可灵活地设定它们，从而可适当地调整摄像的时刻。

当将判断切削刀片的切削刃部的缺损的大小是否超过容许值的判断部连接于摄像单元时，可在缺损超过容许值的场合立即将该情况通报操作者，操作者可立即更换切削刀片。

如判断切削刀片的磨损量是否超过容许值的磨损判断部连接到摄像单元，则可在磨损量超过容许值的场合立即将该情况通报操作者，操作者可立即更换切削刀片。

附图说明

图1为示出本发明切削装置的一例的透视图。

图2为示出构成该切削装置的切削单元的一例的分解透视图。

图3为示出切削单元的透视图。

图4为简略地示出切削刀片检测单元的构成的一例的截面图。

具体实施方式

图1所示切削装置1为切削被加工物将其分割成一个个的芯片的装置，在其前面侧设有用于操作者输入切削条件等各种信息的操作单元2。另外，在装置上部具有可显示包含图像的各种信息的显示单元3。

作为被切削的被加工物的一例，可列举出在表面形成多个器件的图1所示晶片W。在切削该晶片W时，晶片W粘贴于带T，在带T上还粘贴环状的框架F，成为晶片W通过带T与框架F成为一体的状态。这样，通过带T支承于框架F的晶片W在晶片盒4中收容多个。

在晶片盒4的-Y方向侧配置送出送入单元5，该送出送入单元5具有从晶片盒4送出切削前的晶片W和将切削完毕的晶片收容于晶片盒4的功能。在晶片盒4与送出送入单元5间设置暂时载置由框架F支承的晶片W的临时载置区域6，从晶片盒6送出的晶片W载置到临时载置区域6。

从晶片盒4送出、载置于临时载置区域6的晶片W在与杠架F一体的状态下由输送单元7保持，通过其旋转输送到夹持台8。

夹持台8可朝X轴方向移动并可回转，通过带T保持晶片W。在夹持台8的X方向的移动路径的上方配置校准单元9，该校准单元9由摄像部90对晶片进行摄像，检测应切削的区域。保持于夹持台8的晶片W由夹持台8的+X方向的移动而移动到摄像部90的正下方，由摄像部90对其表面进行摄像，由校准单元9检测应切削的区域。此后，夹持台8进一步朝+X方向移动，晶片W受到切削单元10的作用。

切削单元10如图2所示那样，包括壳体100、由壳体100可回转地支承的主轴101、安装于主轴101前端部的切削刀片102、对安装的切削刀片102进行固定的螺母103、及刀片罩104。在切削刀片102的外周缘部固定切削刃部102a。切削刃部102a通过电铸、金属粘接、树脂粘接等方式对由金刚石等构成的磨粒进行固定而构成。在主轴101安装切削刀片102，图3示出由螺母103固定了的状态。

切削刀片102由刀片罩104覆盖。刀片罩104由固定于主轴壳体100的固定部分105和可相对固定部分105接近和离开的可动部分106构成。

在可动部分106的下端，具有相对切削刀片102供给切削水的一对切削水喷嘴107。切削水喷嘴107配置2个，从前方侧(+Y方向侧)和后方侧(-Y方向侧)夹住切削刀片102，向各个切削水喷嘴107供给从设于上部的2个切削水流入部108流入的切削水，该切削水从切削水喷嘴107朝切削刀片102喷射。另外，在可动部分106的前方侧具有将光照射到切削刀片102的切削刃部102a的发光单元109。

如图2所示那样，活塞110从固定部分105的可动部分106侧的端部突出，在活塞110的前端部固定可动部分106。在固定部分105的-X方向侧端部设有空气流入口111a、111b，通过将空气供给到空气流入口111a，从而使活塞110朝+X方向滑动，与此相随，可动部分106朝+X方向移动，成为图2所示那样的开放状态。另一方面，当将空气供给到空气流入口111b时，如图3所示那样，可动部分106成为最往-X方向的位置，可动部分106与固定部分105紧密接触地一体化，2个切削水喷嘴107成为位于切削刀片102前后的状态。

在固定部分105的下部配置喷射清洗水的一对清洗水喷嘴112。清洗水喷嘴112分别位于2个切削水喷嘴107的-X方向的延长线上。向清洗水喷嘴112供给从设于固定部分105上部的清洗水流入部113流入的清洗水，该清洗水从清洗水喷嘴112喷射。

在固定部分105的上部收容摄像单元114。摄像单元114由托架115支承，由托架115和位置调整部116夹持基台117，位置调整部116可在形成于基台117的纵长的细孔117a中滑动，通过使位置调整部116朝上下方向滑动，从而可调整摄像单元114的上下方向的位置。由发光单元109和摄像单元114构成检测切削刀片102的切削刃部102a的状态的切削刀片检测单元132。

如图4所示那样，发光单元109连接于闪光控制部118，按在闪光控制部118中确定的时刻闪光。闪光控制部118与可求出主轴101的转速的转速检测部119连接，由闪光控制部118可相应于主轴101的转速控制发光单元109的闪光时刻。

发光单元109具有LED等光源120，在其下方配置聚光透镜121和反射镜122。由聚光透镜121聚光、由反射镜122反射的光沿水平方向(-Y方向)前进，射向切削刀片102的切削刃部102a和摄像单元114。

在摄像单元114中，将反射镜123配置在从发光单元109前进的光的前进线路上，在由反射镜123反射而上升的光的前进路线上配置具有凸透镜124、125的显微镜126。在显微镜126的上方配置包含CCD摄像机等的摄像元件的摄像机127，在显微镜126中放大了的像在摄像元件变换成电信号。

摄像机127连接于图像处理部128，从摄像机127传送到图像处理部128的图像信息在图像处理部受到处理。在图像处理部128连接图1所示的显示单元3，在图像处理部128受到处理的图像可显示到显示单元3。另外，图像处理部128连接于磨损判断部129和缺损判断部130；该磨损判断部129根据获得的图像对切削刀片102的切削刃部102a的磨损量是否超过预定的容许值进行判断；该缺损判断部130根据获得的图像判断切削刀片102的切削刃部102a的缺损的大小是否超过预定的容许值。

在发光单元109与摄像单元114间配置从上方对切削刀片102喷吹高压空气的高压空气喷射单元131，通过高压空气的喷射除去附着于切削刀片102的切屑、切削水。

下面返回到图1进行说明。在由校准单元9检测出晶片W的应切削区域后，晶片W与夹持台8一起朝X轴方向移动，同时，随着切削刀片102的高速回转，切削单元10下降，切削刀片102的切削刃部102a切入到由校准单元9检测出的区域进行切削。切削过程中，从切削水喷嘴107将切削水供给到晶片W。另外，一边使切削单元10朝Y轴方向进行分度进给，一边使晶片W朝X轴方向移动，然后使夹持台8回转90度，再进行同样的切削，从而可纵横地切削晶片W，分割成一个个的器件。

如图4所示那样，从光源120发出的光在由聚光透镜121聚光后，在反射镜122反射，朝切削刀片102的切削刃部102a照射。另外，在由构成发光单元109的反射镜122反射的光的前进路线上，存在切削刀片102的切削刃部102a，所以，在由构成摄像单元114的反射镜123反射的像中包含切削刀片102的切削刃部102a，该像在显微镜126扩大后由摄像机127摄像，将切削刃部102a照到获得的图像中。光源120发光的时刻可由闪光控制部118控制，发光单元109作为摄像单元114摄像时的闪光灯起作用。在晶片的切削过程中，光源120定期地发光，同时，按光源120发光的时刻由摄像单元114对包含切削刃部102a的外周缘部102b的区域进行摄像。在摄像时使光源120发光而获得的图像中，由切削刀片102遮住的部分与未被遮住的部分的对比度明确，所以，即使飞溅的切削水的飞沫也一起被摄像，也可由摄像机127获得能够明确地识别切削刀片102的外周缘部102b的图像。

对由摄像机127获得的图像根据需要在图像处理部128进行二值化处理等后，其图像显示于显示单元3，操作者通过观看该图像，可把握切削刃部102a的缺损的状态。

在闪光控制部118，根据从转速检测部119传送的关于主轴101的转速的信息，计算出光源120的发光时刻。具体地说，例如进行以下那样的处理。

如图4所示那样，设由操作者从操作单元2(参照图1)输入、预先存储于存储器等的切削刀片102的切削刃部102a的直径为D[mm]，由转速检测部119检测出的切削刀片102的转速为M[rpm]。另外，设由摄像单元114的一次摄像获得的图像中照到的切削刀片102的外周缘部102b的宽度为W[mm]，在闪光控制部118中，将这些值代入到下述式子(1)，求出用于对外周缘部102b的整个区域进行摄像所必要的图像数K。

K≥πD/W…(1)

另外，闪光控制部118根据下述的式(2)求出使光源120发光的时刻T。

T[秒]＝{60[秒]/M}N+{60[秒]/(MK)}n…(2)

当设定切削刀片102的回转的原点时，上述式(2)中的第1项的{60[秒]/M}N为切削刀片102处于其原点的时刻。在这里，N为从0增加到任意正整数的变量，每次切削刀片102转一周时，例如增加1。

另一方面，上述式(2)的第2项{60[秒]/(MK)}n为切削刀片102处于从上述原点的变位位置的时刻。n从0到根据式(1)求出的K(正的整数)例如每次增加1。

例如，当在N＝0的期间使n从0增加到K时，在N＝0的切削刀片102的1转中，进行K次的摄像，这样，可对切削刀片102的外周缘部102b的整个区域进行摄像。另外，当N＝1、N＝2、N＝3、…、N＝K地增加时，摄像的间隔增大。通过n＝1、n＝2、…、n＝K地使n增加，从而每当切削刀片102回转N次时，陆续地对邻接的区域摄像，进行K次的摄像，可时常对切削刀片102的外周缘部102b的整个区域进行摄像。由于N和n为变量，所以，通过灵活地设定它们，可适当地调整摄像的时刻。例如，如将N的值仅设为偶数，则每隔1周对切削刀片102的整个区域摄像。另外，在将n固定为特定的值的场合，可连续地仅对外周缘部102b的特定区域摄像。

根据上述式(1)和式(2)求出使发光部107a发光的时刻，例如在闪光控制部118的控制下与光源120的发光时刻同时地由摄像单元114进行摄像，则可获得能够明确地识别切削刀片102的外周缘部102b的整个区域的图像，所以，可没有遗漏地判断切削刀片102的缺损、磨损的有无。

由图像处理部进行二值化了的图像传送到具有CPU、存储器的缺损判断部130和磨损判断部129。在磨损判断部129，判断产生于切削刀片102的切削刃部102a的缺损的大小、程度，判断缺损是否超过容许值。磨损判断部129判断产生于切削刀片102的切削刃部102a的磨损的大小、程度，判断磨损是否超过了容许值。具体进行以下那样的处理。

在缺损判断部130中，根据像素数计算出二值化图像中的切削刀片102的切削刃部102a所占的面积，存储于存储器。该处理可对摄像的所有图像进行，也可仅选出一部分的图像来进行。

在检测出切削刀片102的缺损的场合，比较求出的所有面积值，从其中求出最大值和最小值，求出最大值与最小值的差。该差值示出产生于切削刀片102的外周缘部102b的缺损的大小。即，在完全没有缺损的场合，最大值与最小值的差为0。

然后，判断该求出的差是否在预定的容许值以下。预定的容许值可从图1所示操作单元2输入，预先存储到存储器。如最大值与最小值的差在容许值以下，则不论是有还是没有缺损，缺损判断部130都可将其看成为不影响切削的程度，就这样继续切削。另一方面，在最大值与最小值的差超过容许值的场合，如仍然继续切削，则存在器件的质量下降的危险，所以，缺损判断部130将该情况通报操作者。作为通报的方法，有发出鸣叫声、显示到显示单元3等方法。接收到通报的操作者中断切削，将切削刀片更换为新的切削刀片，从而可事前避免形成质量低的器件。

在磨损判断部129判断切削刀片102的切削刃部102a的磨损量是否超过预定的容许值的场合，预先对未磨损的未使用的切削刀片的切削刃部外周缘部进行摄像并将图像二值化，将该二值化图像中的切削刀片占有的区域的面积存储于存储器中。然后，定时或总是对切削中的切削刀片102的切削刃部102a摄像，对获得的图像二值化后，得到二值化图像中的切削刀片102所占面积，逐一求出该求出的面积与图像中的未使用的切削刀片所占面积的差，如该差不到预先输入、存储于存储器的容许值，则判断磨损在容许范围内。另一方面，在其差为存储于存储器的容许值以上的场合，判断磨损超过了容许范围，通报操作者。接收到通报的操作者中断切削，将切削刀片更换为新的切削刀片，从而可事前避免形成质量低的器件。

Claims (7)

1.一种切削装置，至少包括保持被加工物的夹持台，具有对保持于该夹持台的被加工物进行切削的切削刀片的切削单元，及检测该切削刀片的切削刃部的状态的切削刀片检测单元；其特征在于：

该切削单元具有刀片罩，刀片罩具有将切削水供给到该切削刀片的切削水喷嘴；

该切削刀片检测单元至少包括发光单元和摄像单元；该发光单元包含对该切削刀片的切削刃部照射的光的光源；该摄像单元包含与该发光单元面对、对该切削刀片的切削刃部进行摄像的摄像元件；

该发光单元和该摄像单元安装于刀片罩。

2.根据权利要求1所述的切削装置，其特征在于：上述摄像单元具有显微镜和反射镜；该反射镜位于从上述发光单元照射的光的前进路线上，对包含上述切削刀片的像进行反射，传递到该显微镜；

在该显微镜上连接上述摄像元件。

3.根据权利要求1或2所述的切削装置，其特征在于：上述发光单元具有反射镜，该反射镜以将发出的光照射到上述切削刀片的切削刃部的方式对该光进行反射。

4.根据权利要求1、2或3所述的具有切削刀片检测单元的切削装置，其特征在于：使上述光源闪光的闪光控制部连接到上述光源，如设上述切削刀片的切削刃部的直径为D[mm]，该切削刀片的转速为M[rpm]，由上述摄像单元获得的1个图像中的该切削刀片的切削刃部的外周缘部宽度为W[mm]，则该闪光控制部根据

K≥πD/W

求出对该切削刀片的切削刃部的外周缘部的全周进行摄像所需要的图像数K，

设N和n为0～任意的正整数，可根据

T[秒]＝{60[秒]/M}N+{60[秒]/(MK)}n

求出使上述发光单元发光的时刻T。

5.根据权利要求4所述的具有切削刀片检测单元的切削装置，其特征在于：上述n可从0变化到K。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的切削装置，其特征在于：在上述摄像单元连接缺损判断部，该缺损判断部判断上述切削刀片的切削刃部的缺损的大小是否超过容许值。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的切削装置，其特征在于：在上述摄像单元连接磨损判断部，该磨损判断部判断上述切削刀片的磨损量是否超过容许值。