JP2005286159A

JP2005286159A - 切削加工方法および切削装置

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Publication number: JP2005286159A
Application number: JP2004099107A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Araya; 一朗新家; Taro Hasegawa; 太郎長谷川; Shuichi Kawada; 秀一川田; Ichiro Takeuchi; 一郎竹内; Mayumi Morimoto; 真由美森本
Original assignee: Sodick Co Ltd; Towa Corp
Current assignee: Sodick Co Ltd; Towa Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】薄板状のサイズの大きい被切削物を寸法精度が保証されながら２基のスピンドルで同時に切削加工する切削加工方法が望まれている。
【解決手段】切削装置は、機械ユニット１と制御ユニット２を備え、２基のスピンドル９Ａ、９Ｂが独立してＹ軸方向およびＺ軸方向に往復移動制御可能に設けられる。演算装置３０は、入力装置１０から入力される許容誤差寸法に基づいて回転角度誤差の許容値を設定する。測定装置６０で複数の切削ブロックの基準位置に対する回転角度誤差を測定し、補正量と回転角度誤差の差を計算する。補正量に従い回転テーブル４が位置決めされる。基準の切削ブロックと回転角度誤差の差が許容値の範囲以内である切削ブロックとを２基のスピンドル９Ａ、９Ｂで同時に切断加工する。許容値の範囲以内である切削ブロックが存在しない場合は、１基のスピンドルで基準の切削ブロックを加工する。
【選択図】図１

Description

電子部品材料などの薄板状の被切削物をスピンドルによって回転されるブレードによって格子状に切削して分割する切削加工方法および切削装置に関する。特に、対向配置された２基のスピンドルで同時に複数の被切削物を切断加工する切削加工方法および切削装置に関する。

ダイシングと称される、半導体ウェハを格子状に切断して半導体チップを製作する加工方法が広く知られている。段取り作業を含む電子部品の製造工程における生産効率に対する要求は、年々高まってきており、切断工程においても加工効率の向上が望まれている。切断工程において加工効率を向上させる対策の１つとして、対向配置された２基のスピンドルで同時に２つの切断動作を行なわせる方法が行なわれている。デュアルヘッドあるいはツインヘッドと称される２基のスピンドルをＹ軸方向に移動可能に対向配置させたダイシング装置の基本的構成は、特許文献１に開示されている。また、この種のダイシング装置を用いた具体的な切断方法は、特許文献２や特許文献３に開示されている。

近年、集積回路の小型化が一段と進んでおり、最近ではチップサイズの表面実装型パッケージ（ＣＳＰ、ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）のような“超小型”の電子部品が開発されている。このようなチップレベルのＩＣパッケージを製造する場合、上述した半導体ウェハを切断加工するダイシング装置を応用して、チップをパッケージングした後に分割する方法が用いられている。具体的には、ハンダボールを配設したガラスエポキシ基板や薄膜フィルムの絶縁基材に銅配線層を形成したテープ基板などのインターポーザにチップを積層し、樹脂でモールドしてパッケージングした後に切削装置で格子状に切削して切込みを入れて分断する切削加工方法が用いられつつある。以下、このように複数のＩＣパッケージが一体でパッケージングされた被切削物をパッケージモジュールと称する。また、本発明では、被切削物を切削して分割するプロセスの差異、例えば、切り残しを作るかどうか、あるいは１回で切り込むか２回以上に分けて切り込むかどうか、に関わらず、回転ブレードによって薄板状の被切削物を格子状に分割する加工を切断加工と総称する。

パッケージモジュールは、厚さに対して縦横のサイズが比較的大きい長方形の薄板である。具体的には、例えば、厚さが約０．７ｍｍで、縦横１８０ｍｍ×３３０ｍｍのものがある。被切削物がこのような薄板状である場合、縦横のサイズが大きくなるほど、製造上の誤差あるいはテーブルに取り付けたときに生じる歪みや反りなどの変形による取付誤差が大きくなりやすい。したがって、切断精度を得るためには、切断線（ストリート）の１本１本で位置を補正しながら切断加工することが要求されるが、加工時間は必要以上長くなる。

そこで、この種の被切削物を予め最終製品がいくつか集合してなる切削ブロックを複数形成した形態で製作することが考え出された。そして、各切削ブロック毎にアラインメントを行なって取付け時の位置を調整してから切断加工し、切断誤差を小さくするようにすることによって、最終製品の寸法精度を得るとともに加工効率を向上するようにされている。なお、ＣＳＰのパッケージモジュールのように薄くて最終製品の大きさが小さい被切削物のアラインメントの方法は、例えば、特許文献４に開示されている。また、図３に、最終製品の集合でなる切削ブロックを複数形成したＣＳＰのパッケージモジュールの例が示されている。

特許第３２９４２５４号公報特開２０００−３４３５２３号公報特開平１１−１８６１９８号公報特開２００２−３３２９５号公報

すでに説明されているようなデュアルヘッドのダイシング装置を応用して、２基のスピンドルによってパッケージモジュールのような薄板状の被切削物を切断加工することができれば、加工効率がより向上すると考えられる。しかしながら、変形しやすい被切削物を対向配置された２基のスピンドルで２本の切断線に従う切断加工を同時に行なった場合、ある基準となる切断線でアラインメントを行なって回転角度誤差を補正して切断加工すると、他の切断線においては、許容できない回転角度誤差が発生するおそれがある。また、すでに自動化されている被切削物のテーブルへの取付作業では、全ての切断線でほとんど切断誤差がないように薄板状の被切削物を取り付けることは、現状困難である。

そのため、パッケージモジュールのような被切削物を２基のスピンドルで同時に切断加工を行なうと、最終製品である電子部品のサイズがバラバラになったり、ゆがんで形成されたりし、誤差の許容値にもよるが、不良品の発生率は極めて高くなる。したがって、この種の薄板状の被切削物を切断加工する場合は、２基のスピンドルで同時に切断加工する方法では、生産効率の向上はそれほど期待することができず、むしろ歩留まりが悪くなるところから、１基のスピンドルで切断加工されているのが現状である。

本発明は、厚さに比べて縦横のサイズが大きい薄板状の被切削物を回転ブレードで格子状に切削して分割する切削加工方法において、２基のスピンドルを同時に動作させて被切削物を要求される寸法精度で格子状に切断することを可能にして、加工効率をより向上させることができる切削加工方法および切削装置を提供することを目的とする。

本発明の切削加工方法は、それぞれ回転ブレードを備えた２基のスピンドルを同時に動作させて、回転テーブル上に取り付けられ最終製品の集合でなる切削ブロックが複数形成された薄板状の被切削物を格子状に切削して分割する切削加工方法であって、上記複数の切削ブロックのうちの未だ切断加工されていない１つの切削ブロックを基準の切削ブロックと定める第１の工程と、基準位置に対する上記基準の切削ブロックの回転角度誤差を測定して補正量を得る第２の工程と、上記基準位置に対する他の切削ブロックの回転角度誤差をそれぞれ測定して上記基準の切削ブロックの回転角度誤差と上記他の切削ブロックの回転角度誤差との差を計算する第３の工程と、上記補正量に従い上記回転テーブルを駆動して位置決めするとともに、上記計算された回転角度誤差の差と予め設定されている許容値とを比較して、上記回転角度誤差の差が上記許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在する場合は、当該切削ブロックのうちの１つの切削ブロックと上記基準の切削ブロックとを上記２基のスピンドルを動作させて同時に切断加工し、上記回転角度誤差の差が上記許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在しない場合は、上記基準の切削ブロックを上記２基のスピンドルのうちの１基のスピンドルで切断加工する第４の工程と、全ての切削ブロックの切断加工が終了するまで上記第１ないし第４の工程を繰り返す第５の工程と、を含んでなる。

好ましくは、上記第４の工程において、上記回転角度誤差の差が上記許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在する場合に、上記基準の切削ブロックと上記許容値の範囲以内にある切削ブロックとの位置関係が上記２基のスピンドルの各回転ブレードが干渉し合う場合は、上記切削ブロックを上記許容値の範囲外であると判断する。

また、本発明の切削装置は、それぞれ回転ブレードを備え独立してＹ軸方向およびＺ軸方向に往復移動制御可能な２基のスピンドルと、最終製品の集合でなる切削ブロックが複数形成された薄板状の被切削物をＸ軸方向およびθ軸方向に往復移動制御可能なテーブルと、を備えた切削装置において、許容する切断誤差を寸法または回転角度で入力する手段と、上記寸法または回転角度に基づいて基準位置に対する回転角度誤差の許容値を設定する手段と、上記複数の切削ブロックの基準位置に対する回転角度誤差を測定する手段と、測定された回転角度誤差から上記複数の切削ブロックのうちの所定の基準の切削ブロックの補正量を得るとともに上記基準の切削ブロックの回転角度誤差と上記他の切削ブロックの回転角度誤差の差を計算する手段と、上記補正量に従い上記テーブルを回転位置決めする手段と、上記計算された回転角度誤差の差と上記許容値とを比較する手段と、上記比較結果に基づいて上記回転角度誤差の差が上記許容値の範囲以内である切削ブロックを選択する手段と、上記基準の切削ブロックと上記選択された切削ブロックとが所定の切断線に従い同時に切断加工されるように上記２基のスピンドルを位置決めして同時に動作させるとともに、上記許容値の範囲以内である切削ブロックが存在しない場合は、上記２基のスピンドルのうちの１基のスピンドルを選択的に位置決めして上記基準の切削ブロックを上記選択されたスピンドルで切断加工するように動作させる手段と、を含む制御装置を備える。

本発明の切削加工方法は、最終製品の集合でなる切削ブロックが複数形成された薄板状の被切削物における複数の切削ブロックのうちの１つ、例えば、切断加工されていない切削ブロックの中の１つを基準の切削ブロックと定めて、基準位置に対する基準の切削ブロックの回転角度誤差を補正量として回転角度位置決めする。そして、基準位置に対する基準の切削ブロックとその他の切削ブロックの回転角度誤差の差を計算し、予め設定されている許容値とを比較して、許容値の範囲以内にある切削ブロックのうちの１つの切削ブロック、例えば、回転角度誤差の差が最も小さい切削ブロックを選択し、基準の切削ブロックと選択された切削ブロックとを予め設定されている切断線に従って２基のスピンドルで同時に切断加工する。一方、許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在しないときは、基準の切削ブロックを１基のスピンドルで切断するようにする。

したがって、全ての切削ブロックが常に許容される切断誤差の範囲内で切断加工されるので、寸法精度は保証される。一方、可能な限り２基のスピンドルを使用して同時に２つの切断加工を行なうことができ、１基のスピンドルで切断加工するのに比べて加工効率が格段に向上する。その結果、薄板状の被切削物を切断加工するときの生産効率が向上する効果を奏する。

基準の切削ブロックと予め設定された許容値の範囲以内にある切削ブロックとの位置関係が２基のスピンドルの回転ブレードが干渉し合う場合は、その切削ブロックを許容値の範囲外であると判断するようにしたときは、被切削物の設計時に回転ブレードの干渉を考慮したり、切断加工前に回転ブレードの干渉を確認したりする作業を不要にする。その結果、作業能率により優れ、薄板状の被切削物を切断加工するときの生産効率がより向上する効果を奏する。

本発明の切削装置では、作業者が許容する切断誤差を寸法または回転角度で入力することができ、入力された寸法または回転角度で複数の切削ブロックのうちの所定の基準の切削ブロックの補正量が得られるとともに、基準の切削ブロックの回転角度と他の切削ブロックとの回転角度誤差の差がそれぞれ計算され、計算された回転角度誤差の差と予め設定された許容値とを比較して回転角度誤差の差が許容値の範囲以内である切削ブロックが選択される。そして、２基のスピンドルによって基準の切削ブロックと選択された切削ブロックとが所定の切断線に従い同時に切断加工される。また、許容値の範囲以内である切削ブロックが存在しない場合は、２基のスピンドルのうちの１基のスピンドルで正確に位置が調整されている基準の切削ブロックのみを切断加工することができる。

したがって、作業者が許容する切断誤差を寸法または回転角度で入力するだけで、全ての切削ブロックが常に許容誤差の範囲内で切断加工されるので、許容される寸法精度は保証されるとともに、可能な限り２基のスピンドルを使用して同時に２つの切断加工を行なうことができ、１基のスピンドルで切断加工するのに比べて加工効率が格段に向上する。その結果、作業能率に優れるとともに薄板状の被切削物を切断加工するときの生産効率が向上する効果を奏する。

図１に、本発明の切削装置の好ましい実施の形態が示されている。また、図１は、本発明の切削加工方法を実施するための好適な切削装置の一例を示す。図１は、本発明の切削装置の特徴を示すものであり、発明に直接関わらない公知の切削装置に具備されている部材は、図示省略される。図１は、切削装置本機の右側面と制御装置をブロック図で示す模式図である。各軸は、切削装置本機の正面に対して左右方向の水平１軸をＸ軸とし、Ｘ軸に直交する水平１軸をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸に直交する鉛直１軸をＺ軸、Ｚ軸と平行な軸線廻りの回転１軸をθ軸とする。

切削装置は、機械ユニット（切削装置本機）１と制御ユニット（制御装置）２でなる。機械ユニット１は、テーブル（Ｘ軸移動体）３と、回転テーブル（θ軸移動体）４と、キャリッジ（Ｙ軸移動体）５と、スライダ（Ｚ軸移動体）６と、を有する。支持構造体７は、接地面に対して水平に設置される基台７１と基台７１に立設される支柱７２と、支柱間に橋架されるビーム７３とでなる。テーブル３は、基台７１に載置される。回転テーブル４は、テーブル３上に載置される。テーブル３と回転テーブル４は、図３に示されるような最終製品８１の集合でなる切削ブロック８２が複数形成された薄板状の被切削物８を取り付けてＸ軸方向およびθ軸方向に往復移動制御可能なテーブルを構成する。

テーブル３は、ＡＣシンクロナスリニアモータのようなサーボモータ３１によってＸ軸方向に往復移動する。テーブル３の位置は、光学式のリニアスケール３２で検出される。回転テーブル４は、回転テーブル４の回転軸に直結するダイレクトドライブ方式のＤＣブラシレスモータのような回転角度位置決め用モータ４１によって、Ｚ軸と平行な１軸を中心として、少なくとも０度から１００度の範囲で、７２０，０００分割で回転角度割出し可能に往復転回する。回転角度は光学式の回転スケール４２で検出される。回転テーブル４は、上面に被切削物を吸着して取り付ける図示しない真空チャックを具備する。

キャリッジ５は、ビーム７３上に設けられる。切削装置は、第１キャリッジ５Ａと第２キャリッジ５Ｂとの２基のキャリッジ５を備える。キャリッジ５は、ＡＣシンクロナスリニアモータのようなサーボモータ５１によってＹ軸方向に往復移動する。キャリッジ５Ａ、５Ｂの各位置は、それぞれ光学式のリニアスケール５２で別々に検出される。２基のキャリッジ５Ａ、５Ｂは、独立して位置決め制御可能に設けられる。

スライダ６は、２基のキャリッジ６Ａ、６Ｂのそれぞれに鉛直方向に往復移動可能に設けられる。第１スライダ６Ａと第２スライダ６Ｂは、例えば、ステッピングモータのようなＤＣモータあるいはＤＣブラシレスモータのようなサーボモータ６１によってＺ軸方向に往復移動可能にキャリッジ５に取り付けられる。スライダ６Ａ、６Ｂの各位置は、それぞれロータリエンコーダ６２で別々に検出される。２基のスライダ６は、独立して位置決め制御可能に設けられる。

スピンドル９は、各スピンドルの先端にそれぞれ回転ブレード９３を備える。２基のスピンドル９Ａ、９Ｂは、キャリッジ５とスライダ６によって、独立してＹ軸方向およびＺ軸方向に往復移動制御可能に設けられる。スピンドル９Ａ、９Ｂは、インダクションモータやＤＣブラシレスモータ回転モータあるいはエアスピンドルのような高速回転アクチュエータ９１によって回転され、３０，０００ｍｉｍ^−１以上の回転数で回転ブレード９３を高速回転させる。各スピンドル９Ａ、９Ｂの回転数は、それぞれロータリエンコーダ９２で別々に検出され独立して調整可能であるが、被切削物を２基のスピンドル９Ａ、９Ｂで同時に切断加工するときは、スピンドル９Ａ、９Ｂは、基本的に同じ回転数で回転するように制御される。

制御ユニット２は、キー、スイッチ、コンパクトディスクドライブ装置などの入力装置１０と、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を有する表示装置２０と、演算装置３０と、メモリモジュールやハードディスクなどの記憶装置４０と、モータ制御装置５０と、測定装置６０とを有する。モータ制御装置５０は、Ｘ軸、Ｙ軸２軸、Ｚ軸２軸、θ軸の送りを独立して、あるいは同期させて制御する。

入力装置１０は、許容する切断誤差を寸法または回転角度で制御ユニット２に入力する手段である。また、入力装置１０は、作業者が制御ユニット２が機械ユニット１を制御するために要求する加工パラメータのデータを制御ユニット２に与える手段である。例えば、作業者は、切削ブロック間のピッチ、切断線のピッチと切断線の数、切込み量のようなデータを入力することができる。これらのデータは、特定の被切削物を連続して切断加工するときは、繰返し入力する必要がないが、パターンが異なる被切削物を切断加工するときは、表示装置２０に表示されるメニュ画面に従ってキーやスイッチを操作して直接制御ユニット２に入力され、あるいはデータを記録したコンパクトディスクのような記憶媒体からドライブ装置を通して記憶装置４０に記憶される。

演算装置３０は、入力装置１０を通して入力された寸法または回転角度に基づいて基準位置に対する回転角度誤差の許容値を設定する手段と、測定装置６０によって測定された回転角度誤差から複数の切削ブロックのうちの所定の基準の切削ブロックの補正量を得るとともに基準の切削ブロックの回転角度誤差と他の切削ブロックの回転角度誤差の差を計算する手段と、計算された回転角度誤差の差と許容値とを比較する手段と、比較結果に基づいて回転角度誤差の差が許容値の範囲以内である切削ブロックを選択する手段と、を含む。

また、演算装置３０は、モータ制御装置５０とともに、得られている補正量に従いテーブル４を回転位置決めする手段と、基準の切削ブロックと選択された切削ブロックとが所定の切断線に従い同時に切断加工されるように２基のスピンドル９Ａ、９Ｂを位置決めして同時に動作させるとともに、許容値の範囲以内である切削ブロックが存在しない場合は、２基のスピンドル９Ａ、９Ｂのうちの１基のスピンドルを選択的に位置決めして基準の切削ブロックを選択されたスピンドルで切断加工するように動作させる手段と、を構成する。

例えば、演算装置３０は、得られている補正量に従いテーブル４を回転位置決めする場合、補正量を回転角度位置データに変換し、回転角度位置データと予め設定されている速度データを含む指令データをモータ制御装置５０に出力する。モータ制御装置５０は、モータ４１の分解能に適する指令値を計算して制御電流を出力し、モータ４１を所定の回転角度位置まで回転させる。また、回転スケール４２からのフィードバック信号を得て所定の回転角度位置に位置決めする。

また、例えば、２基のスピンドル９Ａ、９Ｂを位置決めする場合は、演算装置３０は、開始位置に基づいてＹ軸２軸の移動量をそれぞれ計算して位置と速度の指令データをモータ制御装置５０に別々に出力する。モータ制御装置５０は、それぞれ入力した指令データから指令値を計算して制御量に変換しパワーアンプを通して制御電流をサーボモータ５１に出力するとともに、各軸別々に設けられたリニアスケール５２のような位置検出装置からのフィードバック信号に基づいてサーボモータ５１をサーボ制御して位置決めする。また、演算装置３０は、切込み量と取り付けられた回転ブレード９３のサイズに適する予め設定された基準高さのデータに基づいてＺ軸２軸の移動量をそれぞれ計算して位置と速度の指令データをモータ制御装置５０に別々に出力する。モータ制御装置５０は、それぞれ入力した指令データから指令値を計算して制御量に変換しステッピングモータ６１をステップ送りする。したがって、回転ブレード９３は、行き過ぎてテーブル４に衝突することなく所定の高さに位置決めされる。

測定装置６０は、複数の切削ブロックの基準位置に対する回転角度を測定する手段である。測定装置６０は、２台のＣＣＤカメラ７０、図示しない照明機器、ＬＳＩ、ＶＲＡＭおよびＲＳ２３２Ｃのようなシリアル通信用のインターフェースを含む本体８０とを含んで構成される。測定装置６０は、演算装置３０の要求に従ってＣＣＤカメラ７０で回転テーブル４に設けられた図示しないアラインメントマークと被切削物を撮像して画像データを出力する。演算装置３０は、入力された画像データを解析してパターンマッチングを行ない、被切削物の切断線のθ軸方向の回転角度誤差（度）およびＸＹ軸方向の位置誤差（μｍ）を演算する。

図２に、本発明の切削加工方法の好ましい実施の形態の主要なプロセスがフローチャートで示される。また、図３に、１６個のＣＳＰ（最終製品）の集合でなる切削ブロックが６個形成された薄板状のパッケージモジュール（被切削物）の例が示される。以下、図１ないし図３を引用して、図１に示される切削装置の動作および本発明の切削加工方法の好適なプロセスの例を具体的に説明する。

切断加工前に、作業者によって、加工パラメータが制御ユニット２に与えられる（Ｓ１）。具体的には、少なくとも許容誤差寸法δのデータが、入力装置１０を通して入力され、制御ユニット２の記憶装置４０に記憶される。また、予め切削装置の構成によって決められる２基のスピンドル９Ａ、９Ｂが最も接近できる最小の回転ブレード間の距離Ｂは、切削装置の製造者によって予め機械設定値として記憶装置４０に与えられている。同時に、例えば切断線ＣＬのピッチＰ_１、Ｐ_２や切削ブロック間のピッチＰ_３、あるいは使用する回転ブレードの直径のような切断加工に必要な全ての加工パラメータのデータが制御ユニット２に与えられる。連続して複数の同じ被切削物を切断加工する場合は、これらのデータは、繰返して入力される必要がない。

演算装置３０は、記憶装置４０に記憶された許容誤差寸法δ読み出して、基準位置に対する回転角度誤差の許容値Δθを計算する（Ｓ２）。基準位置に対する回転角度誤差の許容値は、言い換えれば、基準の切削ブロックとその他の基準ブロックとの回転角度誤差の差の許容値に相当する。許容値Δθの具体的な計算の方法を数１に示す。このとき、距離Ｌは、切削ブロックの基準の切断線（インデックスライン）ＩＤ間の長さであり、ピッチＰ_１とＰ_２のデータで得ることができる。例えば、許容誤差寸法δが２μｍで距離Ｌが５０ｍｍ（５０×１０^−３μｍ）のときは、許容値Δθは、およそΔθ≦０．００４６度になる。演算装置３０は、計算された許容値Δθを記憶装置４０に設定値として記憶させる。なお、許容値Δθが回転角度で与えられた場合は、その値がそのまま記憶装置４０に記憶され設定される。

演算装置３０は、予め定められたルールに従って複数の切削ブロックのうちの未だ切断加工されていない１つの切削ブロックを基準の切削ブロックと定める（Ｓ３）。ここでは、切断されていない未加工の切削ブロックのうちのＹ軸方向の最もマイナス側に位置する切削ブロック、言い換えれば、切削ユニット１の最も前面側に位置する切削ブロックを基準の切削ブロックに選定するようにしている。したがって、図３に示される被切削物８の場合、全ての未加工の切削ブロック８２Ａ〜８２Ｆの中から、Ｙ軸方向の最もマイナス側に位置する切削ブロック８２Ａが選択される。

次に、演算装置３０は、基準位置に対する基準の切削ブロックの回転角度誤差を測定して補正量を得る。具体的には、演算装置３０は、制御プログラムに従って予め定められた動作でテーブル３、４を動作させて所定のアラインメント位置に被切削物８を移動させるとともに、測定装置６０を操作して基準の切削ブロックについてアラインメントマークに対する回転角度を測定して回転角度誤差を得る（Ｓ４）。得られた基準の切削ブロックの回転角度誤差を補正量とする。例えば、測定された回転角度誤差が図３に示される値である場合、基準の切削ブロックが切削ブロック８２Ａのときは、補正量は１．０１５度に設定される。

補正量が得られたら、演算装置３０は、基準位置に対する他の切削ブロックの回転角度誤差をそれぞれ測定して基準の切削ブロックの回転角度誤差と他の切削ブロックの回転角度誤差との差を計算する（Ｓ５）。具体的には、先に測定装置６０を操作して基準の切削ブロックの回転角度を測定するときに、同時に基準の切削ブロック以外の他の切削ブロックの回転角度を測定して回転角度誤差を得ておく。このときの測定の基準は、図３に示されるような予め定められたインデックスラインＩＤである。インデックスラインＩＤは、格別の理由がない限り、基準の切削ブロックに最も近い位置にある切断線とする。そして、演算装置３０は、基準の切削ブロック以外の全ての切削ブロックについて、基準の切削ブロックの回転角度誤差から他の切削ブロックの回転角度誤差を減算して基準の切削ブロックの回転角度誤差と他の切削ブロックの回転角度誤差の差Δθｎを計算する。そして、それらの回転角度誤差の差Δθｎを記憶装置４０に順次記憶させる。

次に、演算装置３０は、そして、それぞれ回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にあるかどうかを検査する（Ｓ６）。さらに、回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックがある場合は、該当する切削ブロックが複数あるかどうかを検査する（Ｓ７）。許容値Δθの範囲内にある切削ブロックが複数ある場合は、記憶装置４０に記憶されている各切削ブロックにおける回転角度誤差の差θｎを比較して、回転角度誤差の差θｎが最も小さい値の切削ブロックを選択する（Ｓ８）。このとき、回転角度誤差の差θｎが最も小さい値の切削ブロックが複数あるときは、基準の切削ブロックにより近い切削ブロックが選択される。例えば、図３に示される例の場合は、回転角度誤差の差が−０．００１度である切削ブロック８２Ｂが選択される。

演算装置３０は、選択した切削ブロックと基準の切削ブロックと２基のスピンドル９Ａ、９Ｂで同時に切断加工すると想定した場合に、２基のスピンドル９Ａ、９Ｂのそれぞれの回転ブレード９３が干渉するかどうかを、予め設定されている隣り合う切削ブロックのインデックスライン間の距離Ｌと最小の回転ブレード間の距離Ｂと比較することによって検査する（Ｓ９）。回転ブレード９３の干渉が発生する場合は、２つの切削ブロックを同時に加工することは不可能である。したがって、他に回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックがあるかどうかを再検査する（Ｓ１０）。このことは、言い換えれば、回転ブレードが干渉し合う場合は、選択された切削ブロックを許容値の範囲外であるとして、２基のスピンドル９Ａ、９Ｂで基準の切削ブロックと同時に切断加工できない切削ブロックを排除している。

他に回転角度誤差Δθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックがある場合は、次に回転角度誤差Δθｎが小さい値の切削ブロックを選択する（Ｓ１１）。このとき、回転角度誤差の差θｎが最も小さい値の切削ブロックが複数あるときは、基準の切削ブロックにより近い位置にある切削ブロックが選択される。例えば、図３に示される例の場合は、回転角度誤差の差が−０．００４度である切削ブロック８２Ｅが選択される。そして、この選択した切削ブロックについても、ステップＳ９のときと同じ手法で回転ブレード９３が干渉するかどうか検査する（Ｓ１２）。選択された切削ブロックの切断加工で回転ブレード９３の干渉が発生する場合は、さらに他に回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックがあるかどうかを再検査する（Ｓ１０）。

演算装置３０は、選択された切削ブロックに回転ブレードの干渉が発生しない場合は（Ｓ９、Ｓ１２）、すでに得られている補正量に基づいて回転テーブル４を動作させて基準の切削ブロックの位置決めを行なう（Ｓ１３）。そして、２基のスピンドル９Ａ、９Ｂで２つの切削ブロックを同時に切断加工する（Ｓ１４）。このとき、１つの切断線ＣＬにおける切断加工が終えたら、切削ブロックの中の全ての切断線ＣＬにおける切断加工が終了するまで、テーブル３を設定されたピッチＰ_１ずつ送りながら順次隣接する切断線ＣＬに沿って切断加工を行なう。このときの基準位置に対する切断誤差は、数２で計算することができる。言い換えれば、許容誤差寸法δに代えて、許容回転角度を入力することによって許容値を設定することができる。

このように、演算装置３０は、補正量に従い回転テーブルを駆動して位置決めするとともに、計算された回転角度誤差の差と予め設定されている許容値とを比較して、回転角度誤差の差が許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在する場合は、そのうちの１つの切削ブロックと基準の切削ブロックとを２基のスピンドルを動作させて同時に切断加工する。したがって、２基のスピンドルを使用して被切削物を切断加工することができ、加工効率が向上する。

また、演算装置３０は、回転角度誤差の差が許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在する場合に、基準の切削ブロックと許容値の範囲以内にある切削ブロックとの位置関係が２基のスピンドルの各回転ブレードが干渉し合う場合は、その切削ブロックを許容値の範囲外であると判断する。したがって、作業者が切断加工前に回転ブレードの干渉を考慮する必要がなく、作業能率に優れる。

２つの切削ブロックの全ての切断線ＣＬに対する切断加工が終了したら、演算装置３０は、全ての切削ブロックについて切断加工が完了しているかどうかを判断する（Ｓ１５）。全ての切削ブロックの切断加工が完了していない場合は、次の基準の切削ブロックを選択する（Ｓ３）。図３に示される被切削物８の場合、切断されていない未加工の切削ブロックのうちのＹ軸方向の最もマイナス側に位置する切削ブロックとするルールに従って、切削ブロック８２Ｂが選択される。

演算装置３０は、新しい基準の切削ブロックを選択したら、基準の切削ブロックと残りの未加工の切削ブロックの全ての回転角度の測定して回転角度誤差を得る（Ｓ４）。このとき、新しく選択された基準の切削ブロックの回転角度誤差を次の切断加工のプロセスにおける補正量とする。例えば、測定された回転角度誤差が図３に示される場合、基準の切削ブロックが切削ブロック８２Ｂのときは、補正量は１．０１６度に設定される。演算装置３０は、測定装置６０から得た新しい測定結果に基づいて、基準の切削ブロック以外の全ての未加工の切削ブロックについて、新しい回転角度誤差の差Δθｎを計算して記憶装置４０の記憶内容を書き換える（Ｓ５）。そして、それぞれ回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にあるかどうかを検査する（Ｓ６）。

次に、演算装置３０は、回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックが複数ある場合は（Ｓ７）、回転角度誤差の差Δθｎが最小の切削ブロックを選択して（Ｓ８）、２基のスピンドルの回転ブレード９３が干渉し合うかどうかを検査する（Ｓ９）。例えば、図３に示される被切削物８の場合、回転角度誤差の差が−０．００４度である切削ブロック８２Ｄが選択される。なお、図３で示されている数値は、最初の測定結果で得られた値であるので、再度測定し直した場合は得られる値が変わる可能性があるが、ここでは、その値が変わらなかったものとして説明する。以下、最初のプロセスと同じように、２基のスピンドルで切断加工を行なう（Ｓ１０〜Ｓ１５）。

一方、未加工の切削ブロックが１つしか残っていない場合を含めて、回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックが１つも存在しない場合は（Ｓ６）、２つの切削ブロックを同時に切断加工を行なうことができないので、基準の切削ブロックを１基のスピンドルで切断加工させる。このときは、演算装置３０は、最初に２基のスピンドルのうちの一方のスピンドルを選択する（Ｓ１６）。切断加工に使用するスピンドルを選択する方法は任意である。スピンドルを選択する好ましい方法として、記憶装置４０に記憶されている回転ブレードの摩耗量（加工長）を比較して、摩耗量（加工長）の少ない回転ブレードを取り付けたスピンドルを選択する方法があげられる。また、例えば、被切断部位を中央から２つの切削領域に分けて考え、１つの切削領域を１つのスピンドルに、他方の切削領域を他方のスピンドルに割り当てる方法がある。なお、回転ブレードの摩耗量は、切断加工の管理システムの中で定期的に測定されて測定結果が保持されており、加工長は、常時カウントされて累積記憶されている。

使用するスピンドルを選択したら、基準の切削ブロックに基づいてすでに得られている補正量でアライメントし（Ｓ１７）、選択された１基のスピンドルで切断加工をする（Ｓ１８）。なお、切削ブロックのサイズ（長さ）によっては、２基のスピンドルで１つの切削ブロックを切断加工ができる可能性がある。その場合は、２基のスピンドルで切断加工するようにプロセスを変形することが可能である。しかしながら、もともと切断誤差を避ける目的で複数の切削ブロックに分けて製作されているパッケージモジュールのような被切削物は、各切削ブロックのサイズが２基のスピンドルの回転ブレードが干渉する程度の長さ（幅）で成型されているのがふつうであるから、プロセスを必要以上複雑にしないことからも、１つの切削ブロックに対しては１基のスピンドルで切断加工する方法で充分な効果を得られるものと考えられる。

このように、演算装置３０は、補正量に従い回転テーブルを駆動して位置決めするとともに、計算された回転角度誤差の差と予め設定されている許容値とを比較して、回転角度誤差の差が許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在しない場合は、基準の切削ブロックを２基のスピンドルのうちの１基のスピンドルで切断加工する。したがって、許容される範囲内の切断誤差で切断加工するので、最終製品の寸法精度が保証される。

演算装置３０は、基準の切削ブロック以外に、回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックが１つしかない場合は（Ｓ７）、その切削ブロックについて回転ブレードの干渉がないかどうかを検査する（Ｓ１９）。回転ブレードの干渉がない場合は、２基のスピンドルで切断加工することが可能であるから、ステップＳ４で設定されている補正量に基づいてアラインメントを行ない（Ｓ２０）、２基のスピンドルで切断加工する（Ｓ２１）。例えば、図３に示される被切削物８の場合は、すでに説明されたプロセスに従って切削ブロック８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｄ、８２Ｅが切断加工された後は、基準のブロックとして切削ブロック８２Ｃが選択されるから、選択され得る他の切削ブロックは、切削ブロック８２Ｆのみである。したがって、基準の切削ブロック８２Ｃと切削ブロック８２Ｆについてスピンドルの干渉があるかどうかを検査して、基準の切削ブロック８２Ｃの回転角度誤差を補正量として切断加工する。

仮に、基準の切削ブロック以外に、回転角度誤差のΔθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックがない場合（Ｓ６）と、回転角度誤差の差Δθｎが許容値Δθの範囲内にある切削ブロックが１つしかない場合であって、その切削ブロックについて回転ブレードの干渉が発生する場合は（Ｓ１９）、２つの切削ブロックを同時に切断加工を行なうことができないので、スピンドルを選択してから（Ｓ２２）、基準の切削ブロックを補正量回転位置決めして（Ｓ２３）、１基のスピンドルで切断加工させる（Ｓ２４）。

そして、全ての切削ブロックが切断加工されたら、スピンドル９を所定の位置まで上昇待避させてから、回転テーブル４を９０度転回させる。そして、ステップＳ３ないしステップＳ１５のプロセスに従って縦方向の切断線ＣＬの切断加工を行なう。ただし、図３に示される被切削物のように、縦方向における切断加工においては切削ブロックに分けて切断加工を行なうことができない場合は、上述したプロセス中の不要なステップをスキップして、従来どおりにアライメントを行なって１基のスピンドルで切断加工をする。また、縦方向における切断加工が終了し、被切削物の全ての切断加工を終えたら、被切削物を自動的に交換し、ステップＳ３ないしステップＳ１５のプロセスに従って次の被切削物の切断加工を行なう。

以上のプロセスは、繰返し新しい基準の切削ブロックを選択しながら、回転角度誤差の差が許容値の範囲内にある場合に限って、その回転角度誤差の差が最も小さい他の切削ブロックを選択して２基のスピンドルで同時に切断加工するようにしている。したがって、可能な限り２基のスピンドルで切断加工することができ、しかも最終製品に許容されない切断誤差が発生しない。その結果、生産効率が大幅に向上する。

本発明の技術思想は、可能な限り２基のスピンドルで切断加工して加工効率を向上させながらも、最終製品に許容されない切断誤差を発生させないことによって単位時間当たりの生産効率を向上させることにある。したがって、当然のことではあるが、本発明の技術思想に逸脱しない範囲において、実施の形態を変形することが可能である。また、他の加工方法と組み合わせて実施することによって、より生産効率を向上させるようにすることが可能である。

本発明は、パッケージモジュールのような薄板状で長さの長い被切削物を格子状に限られた寸法精度で分割する切断加工において、加工効率を向上させることに利用することができる。

本発明の切削装置の実施の形態の概容を示すブロック図である。本発明の切削加工方法の好ましい実施の形態のプロセスを示すフローチャートである。本発明の切削加工方法を示す被切削物の上面図である。

符号の説明

１機械ユニット（切断装置本機）
２制御ユニット（制御装置）
３テーブル（Ｘ軸移動体）
３１サーボモータ
３２リニアスケール
４回転テーブル
４１回転角度位置決め用モータ
４２回転スケール
５キャリッジ
５１サーボモータ
５２リニアスケール
６スライダ
６１サーボモータ
６２ロータリエンコーダ
７支持構造体
７１基台
７２支柱
７３ビーム
９スピンドル
９Ａ第１スピンドル
９Ｂ第２スピンドル
１０入力装置
２０演算装置
３０表示装置
４０記憶装置
５０モータ制御装置
６０測定装置
７０ＣＣＤカメラ

Claims

それぞれ回転ブレードを備えた２基のスピンドルを同時に動作させて、回転テーブル上に取り付けられ最終製品の集合でなる切削ブロックが複数形成された薄板状の被切削物を格子状に切削して分割する切削加工方法であって、前記複数の切削ブロックのうちの未だ切断加工されていない１つの切削ブロックを基準の切削ブロックと定める第１の工程と、基準位置に対する前記基準の切削ブロックの回転角度誤差を測定して補正量を得る第２の工程と、前記基準位置に対する他の切削ブロックの回転角度誤差をそれぞれ測定して前記基準の切削ブロックの回転角度誤差と前記他の切削ブロックの回転角度誤差との差を計算する第３の工程と、前記補正量に従い前記回転テーブルを駆動して位置決めするとともに、前記計算された回転角度誤差の差と予め設定されている許容値とを比較して、前記回転角度誤差の差が前記許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在する場合は、当該切削ブロックのうちの１つの切削ブロックと前記基準の切削ブロックとを前記２基のスピンドルを動作させて同時に切断加工し、前記回転角度誤差の差が前記許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在しない場合は、前記基準の切削ブロックを前記２基のスピンドルのうちの１基のスピンドルで切断加工する第４の工程と、全ての切削ブロックの切断加工が終了するまで前記第１ないし第４の工程を繰り返す第５の工程と、を含んでなる切削加工方法。
前記第４の工程において、前記回転角度誤差の差が前記許容値の範囲以内にある切削ブロックが存在する場合に、前記基準の切削ブロックと前記許容値の範囲以内にある切削ブロックとの位置関係が前記２基のスピンドルの各回転ブレードが干渉し合う場合は、前記切削ブロックを前記許容値の範囲外であると判断することを特徴する請求項１に記載の切削加工方法。
それぞれ回転ブレードを備え独立してＹ軸方向およびＺ軸方向に往復移動制御可能な２基のスピンドルと、最終製品の集合でなる切削ブロックが複数形成された薄板状の被切削物をＸ軸方向およびθ軸方向に往復移動制御可能なテーブルと、を備えた切削装置において、許容する切断誤差を寸法または回転角度で入力する手段と、前記寸法または回転角度に基づいて基準位置に対する回転角度誤差の許容値を設定する手段と、前記複数の切削ブロックの基準位置に対する回転角度誤差を測定する手段と、測定された回転角度誤差から前記複数の切削ブロックのうちの所定の基準の切削ブロックの補正量を得るとともに前記基準の切削ブロックの回転角度誤差と前記他の切削ブロックの回転角度誤差の差を計算する手段と、前記補正量に従い前記テーブルを回転位置決めする手段と、前記計算された回転角度誤差の差と前記許容値とを比較する手段と、前記比較結果に基づいて前記回転角度誤差の差が前記許容値の範囲以内である切削ブロックを選択する手段と、前記基準の切削ブロックと前記選択された切削ブロックとが所定の切断線に従い同時に切断加工されるように前記２基のスピンドルを位置決めして同時に動作させるとともに、前記許容値の範囲以内である切削ブロックが存在しない場合は、前記２基のスピンドルのうちの１基のスピンドルを選択的に位置決めして前記基準の切削ブロックを前記選択されたスピンドルで切断加工するように動作させる手段と、を含む制御装置を備えた切削装置。