JP2005349551A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パンに残る切削粉を洗浄水で流す場合、より効果的に除去するとともに使用する水量を少なくすること。
【解決手段】カットステージ２は、直動移動体４と回転移動体６を有する。カットステージ２の下側にＸ軸方向に傾斜するパン２２が設けられる。パン２２の加工粉を加圧された洗浄水で除去する洗浄水ノズル５２はカットステージ２の直動移動体４に取り付けられる取付台８に固定され、カットステージ２とともにＸ軸方向に移動する。直動移動体４を駆動するリニアモータの電機子コイルを冷却する使用済の冷却水が洗浄水ノズルに供給される。カットステージ２の直動移動体４の移動を案内するガイド１２は、ガイドベース１４の上下両端が横向きに突出した構造を有し、突出した構造部分１４Ａ、１４Ｂにガイドレール１６、１８が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転ブレードによって薄板状の被切削物を格子状に切削して分割する切削装置に関する。特に、切削部位に供給される切削水とともに切削粉を回収する切削粉排出装置を備えた切削装置に関する。

半導体ウェハやＩＣパッケージモジュールのような薄板状の被切削物を格子状に切削して分割する切削装置が知られている。一般に、切削装置のカットステージは、水平１軸方向（Ｘ軸方向）に往復移動する直動テーブルと、直動テーブル上に設けられた水平方向（θ軸方向）に９０度転回する回転テーブルを含んでなる。被切削物は、回転テーブル上のステージに設けられた真空チャックに取り付けられる。直動テーブルは、ガイド軸受に対向するように直動テーブルの直下に設置されたガイド基体の上側に並行して設けられた２本のガイドレール上を走行する。また、工具である回転ブレードは、Ｘ軸方向に直交する水平１軸方向（Ｙ軸方向）に往復移動するキャリッジに鉛直方向（Ｚ軸方向）に往復移動可能に搭載されたスライダに吊下げ支持されるスピンドルに取り付けられる。

切削部位には、ノズルから切削水が噴射供給される。切削水は、切削部位を冷却するとともに、加工によって発生する微細な切削粉を切削部位から除去する。回転ブレードには、ブレードカバーが設けられていて、切削部位に供給される切削水の飛散が防止される。切削部位に供給された切削水は、切削粉を切削部位から洗い流し、切削部位の下側でガイド基体の両側に設けられている排水溝（パン）に流下する。切削粉を含んだ切削水を回収する切削粉排出装置は、傾斜したパンに流下した切削水ごと機外に排出し、切削粉を回収槽に濾過回収する。このとき、パンの傾斜は緩やかであるから、切削加工を行なっているうちに、切削粉がパンの上に残留していく。

残留した切削粉は、作業者が定期的に清掃して除去しなければならないから、清掃作業の回数を減らすために、パンに切削粉が残りにくくしておく必要がある。例えば、洗浄水ノズルから加圧された洗浄水を噴射供給して、一対のパンに残留しようとする切削粉を強制的に洗い流すようにされる（特許文献１参照）。また、例えば、一対のパンに残留する切削粉を掃き出すワイパが設けられる（特許文献２参照）。あるいは、主にマシニングセンタのような比較的大きめの加工屑が排出される工作機械の加工屑排出装置で標準的に使用されているベルトコンベアやスクリュコンベアのように、切削粉を切削水から分離して回収槽まで搬送する排出手段を設けている（特許文献２、特許文献３参照）。

特許第３３１６２０６号公報（第３頁〜第４頁） 特開２００３−１３３２５９号公報（第２頁〜第４頁） 特開２００２−２３９８８８号公報（第５頁〜第７頁）

洗浄水ノズルから洗浄水を噴射供給してパンに残留する切削粉を洗い流すようにすることで、切削粉が舞い上がりにくく、簡単な構成によって切削粉がパンに堆積しないようにすることができる。しかしながら、洗浄水によって効果的に洗い流すためには、ノズルを傾斜したパンの高い側の一端部に設けて、パンの低い側の一端部まで十分に洗浄水が行き渡るようにする必要がある。その結果、洗浄水の水圧を上げたり、複数のノズルを増設することが要求され、単位時間当たりに使用する洗浄水の水量が多くなる。また、比重が比較的大きな切削粉を流す必要がある場合は、洗浄水の水量をより多くしなければならない。

大きめの切削粉や切削粉塊は、コンベアで強制的に排出することで回収することができるが、ＩＣパッケージモジュールのような薄板状の被切削物を切削する切削装置では、微細な切削粉が多量に含まれているので、カットステージから流下してくる切削粉がコンベアに残留固着して切削粉排出装置の動作に悪影響を及ぼすおそれがあり、また、切削水と分離して残った微細な切削粉が乾燥して固化したり、粉塵となって舞い上がるおそれがある。

したがって、本発明は、切削粉を洗浄水によってパンやコンベアからより効果的に除去することができる切削粉排出装置を備えた切削装置を提供することを目的とする。また、水の使用量をより少なくする改良された切削粉排出装置を備えた切削装置を提供することを目的とする。本発明の切削装置の具体的な構成における利点は、実施の形態の説明においてその都度説明される。

本発明の切削装置は、上記課題を解決するために、回転ブレードによって薄板状の被切削物を格子状に切削して分割する切削装置において、被切削物を水平１軸方向に往復移動させる直動移動体４を含んでなるカットステージ２と、カットステージ２の下側に上記水平１軸方向に沿って傾斜して設けられるパン２２と、カットステージ２に固定されカットステージ２とともに上記水平１軸方向に移動し加圧された洗浄水をパン２２に供給するノズル５２と、を備える。

好ましくは、上記切削装置は、パン２２の上側に設けられ切削部位から洗浄水とともに流下される切削粉を受けて回収槽に搬送するベルトコンベア３０を含んでなる。また、好ましくは、直動移動体４を駆動するリニアモータ３２と、リニアモータ３２の電機子コイルを冷却する冷却装置と、冷却装置の使用済の冷却水をノズル５２に供給する供給管路５４とを含んでなる。また、上下両端が横向きに突出した構造を有し、突出した構造部分１４Ａ、１４Ｂにそれぞれにガイドレール１６、１８が設けられ、直動移動体２の上記水平１軸方向の往復移動を案内するガイド１２を含んでなる。なお、上記符号は、説明の便宜上付したものであり、本発明を図面に示される実施の形態に限定するものではない。

本発明の切削装置は、パンやコンベアを洗浄水で洗浄する構成であるから、パンやコンベアに乾燥した微細な切削粉を残留させにくく、粉塵による切削加工や機器の不良が発生しにくい。そして、洗浄水ノズルがカットステージに固定され、切削加工のときにカットステージが往復移動するのにともなって洗浄水ノズルが移動する構成であるから、切削粉を含んだ切削水が流れ落ちてくる切削部位の近くで常にパンやコンベアを洗浄することができ、また、パンの全体に満遍なく洗浄水を行き渡らせることができる。したがって、より効果的に切削粉を除去して、作業者がパンなどを煩雑に清掃する手間を少なくする。また、洗浄水の水圧を上げたり、複数のノズルを増設することが要求されず、単位時間当たりに使用する洗浄水の水量を少なくすることができる。その結果、作業効率が向上するとともに、ランニングコストを低減して生産性を向上させ、また、環境に対する影響を小さくする効果を奏する。

カットステージの直動移動体をリニアモータで駆動するようにしたときは、リニアモータの電機子コイルを冷却する使用済の冷却水を洗浄水の少なくとも一部として利用する構成であるから、切削装置全体における水の使用量を減らすことができる。リニアモータの冷却水を洗浄水の全部として利用するときは、リニアモータの冷却システムと洗浄水の供給システムを１系統にすることができ、実質的に洗浄水のために水を供給する必要がない。その結果、ランニングコストをより低減して生産性を向上させ、また、環境に対する影響をさらに小さくする効果を奏する。

ガイドを縦置きにして一対のガイドレールが横向きに設けられる構成の場合、カットテーブルの下まわりを完全に開放された状態にすることができ、カットテーブルの直下にそのまま切削水を流下させることができる。したがって、カットステージの直下のスペースにパンやコンベアを設置することができるので、パンやコンベアは１つ設けるだけでよく、構成がより簡単で、清掃作業を行いやすくし、かつスペースを有効利用することができる。また、ガイドレールの両側に排出溝を設けた構造に比べてパンの面積を広くすることができるので、流下してくる切削水をより円滑に受け止めて回収槽に流し出すことができ、パンをより詰まりにくくする。その結果、作業性が良好であるとともに、噴射供給する洗浄水の水量を減らすことができ、ランニングコストを低減して生産性を向上させ、かつ環境に対する影響を小さくする効果を奏する。

図１は、本発明の切削装置のカットステージまわりを部分的に切断抽出して示す。図２は、カットステージに設けられた洗浄水ノズル、パン上に設けられたベルトコンベア、およびカットステージを駆動するリニアモータの概略の構成を示す。図３は、２基のカットステージを設置した構成を部分的に切断して示している。以下、図１ないし図３を用いて、本発明の好ましい実施の形態の切削装置を説明する。

カットステージ２は、直動移動体４と回転移動体６を含んで構成される。直動移動体４は、交流同期リニアモータによってＸ軸方向に往復移動する。回転移動体６は、直動移動体４の側面に取付固定された取付台８に設置される回転角度割出し可能な交流モータ１０によってθ軸方向に駆動される。回転移動体６の上側には、図示しないステージと真空チャックが設けられ、真空チャックによってステージ上に被切削物が取り付けられる。

ガイド１２は、ガイドベース１４と、ガイドベース１４の側面にＸ軸方向に設置された一対のガイドレール１６、１８と、直動移動体４に設けられるガイド軸受２０とで構成されるリニアガイドである。ガイド１２は、直動移動体４のＸ軸方向の往復移動を案内する。ガイドベース１４は、Ｘ軸方向に横長で、上下両端がＹ軸方向に横向きに突出した構造を有するガイド１２の基体である。突出した構造部分１４Ａ、１４Ｂの突面のそれぞれに、ガイドベース１４の長手方向に沿うように一対のガイドレール１６、１８が設けられる。言い換えれば、ガイド１２は、ガイドベース１４を縦置きにして一対のガイドレール１６、１８が横向きになるように設けられた構成であり、直動移動体４がガイドベース１４の側面をＸ軸方向に往復移動する。カットステージ２の下側に、Ｘ軸方向に沿ってガイド１２のガイドベース１４に並行するように、パン２２が一端から他端に傾斜するように設けられる。

実施の形態の切削装置におけるガイドを縦置きにして一対のガイドレールを横向きに設けた構成は、よく知られているガイドベースの上を直動移動体が移動する構成に対して、カットステージの下まわりに空きスペースを作ることができる。このことによって、単にスペースが有効利用できるだけでなく、パンやコンベアなどの排出手段をただ１つにすることができ、しかもパンやコンベアを切削部位の直下に設けることができるなど、多くの優れた構成上の利点を得ることができる。また、実施の形態の切削装置は、後に詳細に説明されるように、２つのカットステージを設けても、パンやコンベアなどの排出手段を余分に要求されない。

図１は、カットテーブルとスピンドルとの位置関係を示すために、Ｚ軸方向に移動するスライダ２４と、スライダ２４に取り付けられたスピンドル２６を部分的に示している。スライダ２４は、Ｙ軸方向に移動する図示しない直動移動体に移動可能に取り付けられる。スピンドル２６の先端には、切削工具である回転ブレードを覆うブレードカバー２８が設けられる。ブレードカバー２８には、図示しない切削水ノズルが設けられており、切削水ノズルからカットステージ２上の加工部位に切削水が供給される。切削水ノズルから供給された切削水は、カットステージ２から直下のパン２２に切削粉とともに流下する。

パン２２の上側には、図２に示されるように、カットステージ２上の切削部位から洗浄水とともに流下される切削粉を受けて図示しない回収槽に搬送するベルトコンベア３０が設けられる。ベルトコンベア３０に流下する切削水は、ベルトコンベア３０の下側のパン２２に流れ落ちる。パン２２に流れ落ちた切削水は、パン２２の傾斜方向に流れて排出され、切削粉は濾過装置を通して回収槽へ導かれる。一方、ベルトコンベア３０に残った切削粉は、ベルトコンベア３０によって回収槽に搬送される。ベルトコンベア３０は、切削装置の構成を複雑にするので、必要に応じて設けられる。しかしながら、ベルトコンベア３０は、大きめの切削粉や切削粉塊の排出を助ける手段であり、このような切削粉を除去するためにより多量の洗浄水を噴出供給することが要求されない点で有益である。

直動移動体４を移動させるリニアモータ３２は、図２に示されるように、可動子３４と固定子３６からなる。可動子３４は、リニアモータ３２の一次側であり、キャンに収納される図示しない電機子コイルを含む。固定子３６は、二次側であり、永久磁石３８を配列した磁石板４０である。可動子３４は、直動移動体４に取付固定され、直動移動体４とともに移動する。固定子３６は、ガイド１２のガイドベース１４に取付固定される。なお、磁石板４０を磁性粉などによる汚れから保護する手段については、詳細な説明を省略する。また、コイルに電力を供給する配線の詳細についても、説明を省略する。

可動子３４のコイルを冷却する冷却装置は、マニホールド４２、４４と、冷却管４６と、排水管路４８と、冷却水供給装置５０と、を含む。冷却水は、冷却水供給装置５０からマニホールド４２に導入され、冷却管４６に供給される。冷却管４６は、モールド樹脂によってコイルと一体形成されてキャンに収納され、コイルを直接冷却する。コイルの冷却に使用された冷却水は、マニホールド４４と排水管路４８を経て可動子３４の外に排出される。

洗浄水ノズル５２は、直動移動体４に設けられ回転移動体６を駆動する交流モータ１０を直動移動体４に取り付ける取付台８の下側に設けられる。したがって、洗浄水ノズル５２は、直動移動体４とともにＸ軸方向に往復移動する。洗浄水ノズル５２へ洗浄水を供給する供給管路は、排水管路４８を兼用しており、フレキシブルホースで構成される。したがって、洗浄水ノズル５２に供給される洗浄水は、リニアモータ３２の可動子３４のコイルの冷却に使用された冷却水の排水を利用することができる。

上述した実施の形態の切削装置は、洗浄水の全部をコイルの冷却水から得るように構成されているが、必要ならば、別に切削水供給装置を設けて、洗浄水の一部をコイルの冷却水から得るように変形することができる。また、実施の形態の切削装置において、他の直動移動体を駆動する駆動装置がリニアモータであるときは、それらのリニアモータの排水管路を洗浄水ノズルに接続するように構成して、使用済の冷却水を洗浄水として利用するように構成させることができる。

次に、実施の形態の切削水、洗浄水、およびリニアモータの冷却水の流れを説明する。カットステージ２の加工部位では、回転ブレードによって切削された被切削物の切削粉が発生する。回転ブレードのブレードカバー２８に取り付けられている切削水ノズルから加工部位に切削水が供給されている。加工部位に供給される切削水は、加工部位から切削粉を除去する。切削粉を含んだ切削水は、カットステージ２直下のベルトコンベア３０とパン２２に流下する。そして、切削水に含まれる一部の切削粉は、切削水とともにパン２２に流れ落ちて、パン２２から回収槽へ排出され、一部の切削粉は、ベルトコンベア３０の上に切削水から分離して残り、ベルトコンベア３０によって強制的に回収槽へ排出される。

リニアモータ３２の可動子３４には、冷却水供給装置５０から冷却水が供給される。冷却水は、マニホールド４２から冷却管４６に導入され、コイルの冷却に供された後、マニホールド４４から排水管路４８を通って排出される。そして、可動子３４から排出された使用済の冷却水は、供給管路５４を通って洗浄水ノズル５２に供給され、洗浄水ノズル５２からパン２２とベルトコンベア３０に噴射される。洗浄水ノズル５２から噴出する洗浄水は、パン２２とベルトコンベア３０に残留する切削粉を洗い流し、カットステージ２から流下してくる切削水とともに回収槽に排出される。

カットステージ２は、直動移動体４の移動によってＸ軸方向に移動するので、加工部位および加工部位に供給される切削水が流れ落ちる位置もＸ軸方向に変位する。このとき、洗浄水ノズル５２は、直動移動体４に固定された取付台８に設けられているので、カットステージ２とともにＸ軸方向に移動する。

このように構成された実施の形態の切削装置は、切削部位から流れ落ちる切削粉を含んだ切削水の近くでパンとコンベアを洗浄し、全体に満遍なく洗浄水を行き渡らせることができ、優れた洗浄効果を発揮するとともに、洗浄水の水量が比較的少量である利点を有する。また、実施の形態の切削装置は、リニアモータのコイルを冷却する使用済の冷却水をそのままパンとベルトコンベアの洗浄水として利用しており、冷却水や切削水を含めて切削装置が使用する水の使用量を少なくする利点があり、また、切削水の供給装置を設ける必要がなく、構成を簡単にする利点がある。

実施の形態の切削装置は、図３に示されるように、パン２２を挟んで両側に対称に、Ｘ軸方向にガイドベース１４が２基並設される。２つのガイドベース１４は、縦置きに配置され、一対のガイドレール１６、１８が他の一対のガイドレール１６、１８と、それぞれ互いに対向するように、横向きに設けられる。カットステージ２を第１のカットステージとし、第１のカットステージ２に対向して設けられたカットステージ５４を第２のカットステージとするとき、第２のカットステージ５４の構成は、第１のカットステージ２と基本的に同一である。なお、図３に示される第２のカットステージ５４の構成部材は、すでに説明されている第１のカットステージ２の構成部材と同一の符号を付し、説明は省略される。

すでに述べられているが、実施の形態の切削装置は、縦置きに配置されたガイドに直動移動体が横向きに往復移動する構成であるので、カットステージの下側に空きスペースを設けることができる。その結果、図３のように、２つのカットステージを設けることができ、同時に２つの被切削物を切削加工することを可能にして、加工効率を向上させることができる。もちろん、２つのカットステージを単独で制御し、何れか一方のみで切削加工することが可能である。

図３に示される実施の形態の切削装置は、対向配置されるガイドのそれぞれにカットステージを設けた構成としているが、例えば、対向配置される２つの直動移動体に跨るようにして１つの回転移動体を設置して、１つのカットステージを設ける構成にするなど、変形が可能である。

本発明の切削装置は、詳細に説明された実施の形態に限らず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、すでに知られている切削装置の部材との置換、組合せ、追加などが可能であり、また、すでにいくつかの例が挙げられているように、種々変形が可能である。

本発明は、半導体ウェハやＩＣパッケージモジュールのような薄板状の被切削物を格子状に切削して分割する切削装置に適用される。本発明の切削装置は、被加工物を水平１軸方向かつ回転１軸方向に移動させて加工するおよそ同一の構成を採用し得る加工装置に利用することが可能である。本発明は、切削によって発生した切削粉を洗浄水によってより効果的に除去することができ、また、使用する水の量をより少なくすることができ、作業性が良好で、ランニングコストを低減して生産性を向上させ、また、環境に対する影響を小さくする効果を奏し、半導体切削加工の発展に寄与する。

本発明の実施の形態のカットステージまわりの構成を部分的に切断して示す斜視図である。 本発明の実施の形態の直動移動体を駆動するリニアモータ、洗浄水ノズル、パンの配置を模式的に示す平面図である。 図１に示される本発明の実施の形態のカットステージまわりの構成を別の方向から部分的に切断して示す斜視図である。

符号の説明

２ カットステージ
４ 直動移動体
６ 回転移動体
８ 取付台
１０ 交流モータ
１２ ガイド
１４ ガイドベース
１６、１８ ガイドレール
２０ ガイド軸受
２２ パン
３０ ベルトコンベア
３２ リニアモータ
３４ 可動子
３６ 固定子
４６ 冷却管
５０ 冷却水供給装置
５２ 洗浄液ノズル

Claims (4)

1. 回転ブレードによって薄板状の被切削物を格子状に切削して分割する切削装置において、被切削物を水平１軸方向に往復移動させる直動移動体を含んでなるカットステージと、前記カットステージの下側に前記水平１軸方向に沿って傾斜して設けられるパンと、前記カットステージに固定され前記水平１軸方向に移動し加圧された洗浄水を前記パンに供給するノズルと、を備えた切削装置。
2. 前記パンの上側に設けられ切削部位から洗浄水とともに流下される切削粉を受けて回収槽に搬送するベルトコンベアを含んでなる請求項１に記載の切削装置。
3. 前記直動移動体を駆動するリニアモータと、前記リニアモータの電機子コイルを冷却する冷却装置と、前記冷却装置の使用済の冷却水を前記ノズルに供給する供給管路とを含んでなる請求項１に記載の切削装置。
4. 上下両端が横向きに突出した構造を有し、前記突出した構造部分にそれぞれにガイドレールが設けられ、前記直動移動体の前記水平１軸方向の往復移動を案内するガイドを含んでなる請求項１に記載の切削装置。

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