JP2016078125A - 基板切断装置の運転方法及び基板切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板切断装置において、切断後に基板を掃除する必要がないような浮遊物の効率よい除去技術を提供することを課題とする。【解決手段】基板切断装置の運転方法に、基板を工具で切断し、この切断で発生する切り粉が切断治具を介して排気機構で排出される基板切断工程と、切断が終わった基板を切断治具から外し次の基板を切断治具の載せる際に、切断治具の周囲に飛散もしくは浮遊する切り粉が多孔板を介して排気機構で排出される浮遊物排出工程とを含めるようにした。【効果】浮遊物排出工程で、浮遊物を強制的に排出するため、浮遊物が基板に付着する心配がなくなった。【選択図】図８

Description

本発明は、基板、特に実装基板の切断装置及びそれの運転方法に関する。

基板にデバイスを実装した後に、実装基板の縁を切除することや、実装基板を切断し分割することが行われる。切断にはルータービットと呼ばれる回転工具が使用される。切断に伴って切り粉が発生する。この切り粉は放置すると基板に付着するなど不具合が起こる。

そこで、従来から、切り粉の排出技術が提案されてきた（例えば、特許文献１（図１、図４）参照。）。

特許文献１の図４に示されるように、基板が載せられるパレット本体（２１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）に、集塵ノズル（９）が取付けられている。

特許文献１の図１に示されるように、集塵ノズル（９）は、ダクト（１１）を介して吸引装置（１０）に連結されている。そして、高速で回転するルータービット（６）で、基板を切断する。切断に伴って切り粉が発生する。この切り粉は、特許文献１の図４に、実線矢印や破線矢印のように集塵ノズル（９）内へ吸引される。

ところで、ルータービット（６）は、毎分数万回転で回される。発生した切り粉の大部分は集塵ノズル（９）を介して排出されるが、発生した切り粉の一部が高速回転するルータービットの遠心力により、基板上方へ飛散し、浮遊する。この浮遊物が基板に付着すると製品価値が下がる。そこで、切断後に基板を清掃する作業が加わり、生産コストが嵩む。

生産コストの低減が求められる中、切断後に基板を掃除する必要がないような浮遊物の効率よい除去技術が望まれる。

特開２０１０−５２０９７号公報

本発明は、基板切断装置において、切断後に基板を掃除する必要がないような浮遊物の効率よい除去技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、基板を載せる切断治具と、この切断治具の周囲に配置される多孔板と、前記基板を切断する工具と、この工具により発生する切り粉を前記切断治具又は前記多孔板を介して吸引する排気機構とを備えている基板切断装置の運転方法において、
前記基板を前記工具で切断し、この切断で発生する切り粉が前記切断治具を介して前記排気機構で排出される基板切断工程と、
切断が終わった前記基板を前記切断治具から外し次の基板を前記切断治具の載せる際に、前記切断治具の周囲に飛散もしくは浮遊する切り粉が前記多孔板を介して前記排気機構で排出される浮遊物排出工程とを含んでいることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、基板切断工程と浮遊物排出工程とをこの順で繰り返しつつ、排気機構を連続的に運転するようにしたことを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、基板を載せる切断治具と、前記基板を切断する工具と、前記切断治具を支えるテーブルと、このテーブルで上室と下室とが区画されるように前記テーブルを収納する装置ハウジングと、前記切断治具の下を覆う連結部材と、この連結部材から延びる第１ダクトと、前記切断治具を囲うようにして前記テーブルに設けられる多孔板と、この多孔板の下を覆うチャンバーと、このチャンバーから延びる第２ダクトと、前記第１ダクト及び前記第２ダクトに接続され負圧を発生する排気機構と、前記第１ダクトと前記第２ダクトの一方を塞ぐダンパと、このダンパを揺動するアクチュエータと、前記基板を前記工具で切断する際には前記ダンパで前記第２ダクトを塞ぎ、前記基板を交換する際には前記ダンパで前記第１ダクトを塞ぐ制御部とを備えていることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、制御部は、排気機構を連続的に運転することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、浮遊物排出工程で、浮遊物を強制的に排出するため、浮遊物が基板に付着する心配がなくなった。
よって、本発明により、基板切断装置において、切断後に基板を掃除する必要がないような浮遊物の効率よい除去方法が提供される。

請求項２に係る発明は、基板切断工程と浮遊物排出工程とをこの順で繰り返しつつ、排気機構を連続的に運転する。排気機構はモータ等の駆動源で駆動される。駆動源のオン、オフにはスイッチ機能部材が使われる。この場合、排気機構を連続的に運転することにより、スイッチ機能部材のオンオフ頻度が格段に小さく、結果、スイッチ機能部材の寿命を大幅に延ばすことができ、部品交換コストを大いに下げることができる。

請求項３に係る発明では、多孔板を介して浮遊物を強制的に排出するため、浮遊物が基板に付着する心配がなくなった。
よって、本発明により、切断後に基板を掃除する必要がないような浮遊物の効率よい除去が実施される切断装置が提供される。

装置的には、既存の基板切断装置に常備される連結部材、第１ダクト及び排気機構に、チャンバー、第２ダクト、ダンパ及びアクチュエータを追加するだけで済む。基板切断装置が大型化する心配はなく、改造するにしても改造費用はそれほど嵩まない。新設するにしても、設備コストが極端に高まる心配はない。よって、従来の基板切断装置並の大きさでコストアップが十分に圧縮可能な基板切断装置が提供される。

請求項４に係る発明では、制御部は排気機構を連続的に運転する。排気機構はモータ等の駆動源で駆動される。駆動源のオン、オフにはスイッチ機能部材が使われる。この場合、排気機構を連続的に運転することにより、スイッチ機能部材のオンオフ頻度が格段に小さく、結果、スイッチ機能部材の寿命を大幅に延ばすことができ、部品交換コストを大いに下げることができる。

基板とトレイと切断治具の斜視図である。 切断治具の要部拡大図である。 基板切断作業の概要を説明する図である。 基板切断装置の縦断面図である。 基板切断装置の平断面図である。 工具の折損防止方法を説明するフロー図である。 別の折損防止方法を説明するフロー図である。 ダンパの作用を説明するタイムチャートである。 工具の側面図である。 図９の１０−１０線断面図である。 工具における摩耗を説明する図である。 噴射筒の断面図である。 工具におけるビット段を説明する図である。 ビット段の切り替えを説明するフロー図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、本発明方法は、主として図８（ｂ）に基づいて説明する。本発明方法を好適に実施する本発明装置は、図４−５で説明する。

図１に示すように、基板１０は、実装された半導体デバイス１１が下に向くようにして、トレイ３３に載せられ、さらに切断治具４０に載せられる。
基板１０には、中央に横断開口部１２が設けられ、左右辺の一方に、第１Ｕ字切欠き１３、第１長孔１４、横断開口部１２、第２長孔１５、第３長孔１６及び第２Ｕ字切欠き１７が一列に形成されている。左右辺の他方も同様である。加えて、横断開口部１２を挟むようにして、４個の位置決め孔１８が設けられている。

左辺においては、第１Ｕ字切欠き１３と第１長孔１４の間に第１切断予定部２１が存在し、第１長孔１４と横断開口部１２との間に第２切断予定部２２が存在し、横断開口部１２と第２長孔１５との間に第３切断予定部２３が存在し、第２長孔１５と第３長孔１６との間に第４切断予定部２４が存在し、第３長孔１６と第２Ｕ字切欠き１７の間に第５切断予定部２５が存在する。

右辺においては、第１Ｕ字切欠き１３と第１長孔１４の間に第６切断予定部２６が存在し、第１長孔１４と横断開口部１２との間に第７切断予定部２７が存在し、横断開口部１２と第２長孔１５との間に第８切断予定部２８が存在し、第２長孔１５と第３長孔１６との間に第９切断予定部２９が存在し、第３長孔１６と第２Ｕ字切欠き１７の間に第１０切断予定部３１が存在する。

トレイ３３は、枠部３４と、この枠部３４に設けた取っ手３５、３５と、枠部３４上に設けられ基板１０の水平方向の位置を仮決めする複数個のサイドガイド３６と、枠部３４から開口の中央へ延びる複数（この例では８本）のアーム部３７と、アーム部３７の先端に下へ延びるように取付けられる下ピン３８と、アーム部３７の先端に上へ凸となるように取付けられ基板１０を支える受けピン３９とを備えている。

切断治具４０は、ほぼ基板１０の大きさの凹部４１を備えている。この凹部４１は、底４２と、この底４２に立てられ基板１０の撓みを防止する受け４３、４４と、底４２の周囲から上に延びる左壁４５、右壁４６、前壁４７、奥壁４８とで形成される。
底４２には、排気孔４９が複数設けられている。
左壁４５、右壁４６、前壁４７、奥壁４８の各々に、下ピン３８が嵌る半円部５０が形成されている。

左辺には、長孔状の第１〜第５吸引孔５１〜５５が設けられている。右辺にも、第１〜第５吸引孔５１〜５５が設けられている。
さらに、左辺近傍には、基板１０に設けた位置決め孔１８に嵌る位置決めピン５６、５６が立てられている。右辺近傍も同様に位置決めピン５６、５６が立てられている。

基板１０はトレイ３３に載せた形態で運搬される。切断治具４０は後述する基板切断装置（図４、符号６０）に固定されている。切断治具４０にトレイ３３を嵌めることで、切断治具４０に基板１０が載せられる。このときに、基板１０は、複数の位置決めピン５６で水平方向（ｘ−ｙ方向）の位置決めがなされ、複数の受けピン３９で上下方向（ｚ方向）の位置決めがなされる。

図２に示すように、第２吸引孔５２と第３吸引孔５３が隣合うように設けられている。
図３で、第２・第３吸引孔５２、５３と、第２・第３切断予定部２２、２３の相互関係を説明するが、説明を簡単にするために、トレイ３３は省略した。

図３（ａ）に示す位置決め孔１８、１８を、図３（ｂ）に示す位置決めピン５６、５６に嵌合するようにして、切断治具４０へ基板１０を載せる。
図３（ｃ）にて、第２・第３吸引孔５２、５３及び排気孔４９を介して排気されるため、基板１０は切断治具４０に大気圧で押される。基板１０に水平力や上向き力が加わっても、基板１０がずれる心配はない。

そこで、図３（ｃ）に示すように、高速回転する工具５８を第１長孔１４側から第２吸引孔５２へ差し込み、矢印のように前進させる（以下同じ）。すると、第２切断予定部２２が切断される。次に、工具５８を上げ、前進させ、第３吸引孔５３へ差し込み、前進させる。すると、第３切断予定部２３が切断される。

切断時に発生する切り粉は、第２・第３吸引孔５２、５３を介して排出される。よって、吸引孔５２、５３は基板１０を下方へ吸引する役割と、切り粉を吸引する役割との両方を果たす。
以上の手順で、図１に示す基板１０の第１切断予定部２１〜第１０切断予定部３１の全てが切断される。

次に、高速回転する工具５８を、三次元的（ｘ−ｙ−ｚ方向）に移動する基板切断装置６０の好適例を次に説明する。
図４に示すように、基板切断装置６０は、下室６１と上室６２とに区分すると共に切断治具４０を支えるテーブル６３と、このテーブル６３を備える装置ハウジング６４と、この装置ハウジング６４に開閉自在に設けられ切断作業中には閉じられ基板の出し入れの際に開けられる扉６５と、切断治具４０の下方を覆う連結部材６６と、この連結部材６６から延び下室６１を通って装置ハウジング６４外へ延びる第１ダクト６７と、第１ダクト６７の先端に設けられる排気機構６８と、切断治具４０の周囲に配置されテーブル６３に固定される多孔板７１と、この多孔板７１の下方を覆う箱型のチャンバー７２と、このチャンバー７２から延びて第１ダクト６７に繋がる第２ダクト７３と、この第２ダクト７３の出口付近に設けられ第１ダクト６７と第２ダクト７３とを選択的に塞ぐダンパ７４と、このダンパ７４を駆動するアクチュエータ７５と、テーブル６３の上に設けられ扉６５側から奥へ水平に延びるｙ軸レール７６と、このｙ軸レール７６に水平移動可能に嵌められているｙ軸スライダ７７と、このｙ軸スライダ７７を移動するｙ軸移動モータ７８と、ｙ軸スライダ７７から上へ延びるポスト８１と、このポスト８１の上部から図面表裏方向へ延びるｘ軸レール８２と、このｘ軸レール８２に水平移動可能に嵌められているｘ軸スライダ８３と、このｘ軸スライダ８３を移動するｘ軸移動モータ（図５、符号８４）と、ｘ軸スライダ８３に固定され上下に延びるｚ軸レール８６と、このｚ軸レール８６に垂直移動可能に嵌められているｚ軸スライダ８７と、このｚ軸スライダ８７を移動するｚ軸移動モータ８８と、回転軸が鉛直になるようにしてｚ軸スライダ８７に取付けられ工具５８を回転自在に支えるホルダー９１と、工具５８を高速で回転させる工具回転モータ９２と、４つのモータ７８、８４、８８、９２、及びアクチュエータ７５を制御する制御部９３とを備えている。

なお、実施例では、第１ダクト６７の先端に排気機構６８を設け、第１ダクト６７の途中に第２ダクト７３の先端を繋いだが、第２ダクト７３の先端に排気機構６８を設け、第２ダクト７３の途中に第１ダクト６７の先端を繋いでもよい。又は、排気機構６８から共通ダクトを延ばしこの共通ダクトに第１ダクト６７と第２ダクト７３とを繋いでも良い。
要は、第１ダクト６７と第２ダクト７３を直接的又は間接的に排気機構６８に繋ぎ、常に一方をダンパ７４で塞ぐようにすればよく、ダクトのレイアウトは自由である。

連結部材６６は、切断治具４０と第１ダクト６７とを連結する部材であり形態は任意であるが、切断治具４０が矩形であり、第１ダクト６７が比較的小径の管である場合、流路面積（断面積）が第１ダクト６７に向かって徐々に小さくなる角錐管が好適である。

排気機構６８は、真空ポンプ又は排気ブロアが好適であるが、高圧空気で真空を発生するエジェクタ式真空発生装置でも良い。
また、多孔板７１に設ける孔の形状は丸、角、菱形の何れでもよい。孔の径は任意である。また、多孔板７１は、パンチングメタルの他、グレーチング（格子）、メッシュ（網）でもよく、空気通路が含まれた板体でれば、形状、形態は任意である。

ｘモータドライバ９４で駆動されるｘ軸移動モータ（図５、符号８４）の負荷値は、ｘモータ負荷監視部９５で監視される。同様に、ｙモータドライバ９６で駆動されるｙ軸移動モータ７８の負荷値はｙモータ負荷監視部９７で監視され、ｚモータドライバ９８で駆動されるｚ軸移動モータ８８の負荷値はｚモータ負荷監視部９９で監視され、工具回転モータドライバ１０１で駆動される工具回転モータ９２の負荷値は工具回転モータ負荷監視部１０２で監視される。

なお、ｘ軸移動モータの負荷値は、ｘ軸移動モータの負荷電流、又はこの負荷電流に基づく値等の負荷値が採用できる。また、ｘ軸移動モータのモータ軸にトルクセンサを付して負荷トルクから負荷値を求めてよい。すなわち、モータに作用する負荷値であれば、形態は任意である。他の負荷値も同様である。

制御部９３に、判定部１０３が内蔵され、ｘモータ負荷監視部９５で監視されたｘ軸移動モータの負荷値と、ｙモータ負荷監視部９７で監視されたｙ軸移動モータの負荷値が判定部１０３に読込まれる。判定部１０３の作用は後述する。

図５に示すように、矩形の切断治具４０がテーブル６３のほぼ中央に配置され、この切断治具４０が多孔板７１で囲われている。テーブル６３の一辺にｙ軸レール７６が敷設され、このｙ軸レール７６に嵌るｙ軸スライダ７７でｘ軸レール８２が支持され、このｘ軸レール８２に嵌るｘ軸スライダ８３にｚ軸レール８６が取付けられ、このｚ軸レール８６に嵌るｚ軸スライダ８７にホルダー９１が取付けられている。工具を支えるホルダー９１は、ｘ軸移動モータ８４、ｙ軸移動モータ７８、ｚ軸移動モータ８８により、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って三次元的に移動し、位置決めされる。

以上の構成からなる基板切断装置６０の作用を次に説明する。
図６にて、ＳＴ（ステップ番号。以下同じ。）０１で、判定部（図４、符号１０３）に、ｘ軸移動モータの負荷しきい値ＬｘＭａｘを予め設定すると共にｙ軸移動モータの負荷しきい値ＬｙＭａｘを予め設定する。負荷しきい値ＬｘＭａｘ、ＬｙＭａｘは、基板を切断し、負荷値を蓄積し、蓄積データを参考に決定する。

次に、基板を切断する指令を発する（ＳＴ０２）。これで基板の切断が開始される。ｘモータ負荷監視部により、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａを監視し、判定部へ読み込むと共に、ｙモータ負荷監視部により、ｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａを監視し、判定部へ読み込む（ＳＴ０３）。

判定部では、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａが負荷しきい値ＬｘＭａｘ以下であるか否かを判定する（ＳＴ０４）。否であれば、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａが負荷しきい値ＬｘＭａｘを超えていると判定し、ｘ軸過負荷エラー情報を出力する（ＳＴ０５）。このときには、工具はまだ折れていない。ｘ軸過負荷エラー情報が出力されたときには、「ｘ軸異常」などの表示を行い、異常を知らせる音を発することが望まれる。

ＳＴ０４で、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａが負荷しきい値ＬｘＭａｘ以下であると判定されると、ＳＴ０６へ進み、判定部で、ｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａが負荷しきい値ＬｙＭａｘ以下であるか否かを判定する。否であれば、ｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａが負荷しきい値ＬｙＭａｘを超えていると判定し、ｙ軸過負荷エラー情報を出力する（ＳＴ０７）。このときには、工具はまだ折れていない。ｙ軸過負荷エラー情報が出力されたときには、「ｙ軸異常」などの表示を行い、異常を知らせる音を発することが望まれる。

ＳＴ０５とＳＴ０７の何れにも過負荷エラー情報が出力されていないことを確認する（ＳＴ０８）。過負荷エラー情報が出力されていれば、否であるため、ＳＴ０９で基板切断装置を停止する。
ＳＴ０８で過負荷エラー情報が出力されていないことが確認されると、ＳＴ１０へ進み、切断作業を完了するか否かを調べ、切断作業を継続する場合は、ＳＴ０２へ戻る。

すなわち、図４に示す制御部９３で、全てのモータ７８、８４、８８、９２を制御するものの、負荷値を監視して、正常／異常を判定する際に、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａとｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａを読み込み、しきい値と比較して判定するようにした。
読み込み情報が少ないため、比較演算が迅速に行え、工具が折れる前に迅速に装置を停止させることができる。

また、仮に従来の技術のように、スピンドルモータの負荷だけを監視すると、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸、回転軸の何処に問題があるかが分からない。この点、本発明によれば、ｘ軸とｙ軸のどちらに問題があるかは、ＳＴ０５、ＳＴ０７により判別することができる。異常箇所が特定できるため、対策を容易に打つことができる。

以上の発明は、工具が側面で基板を切断することに着目したものである。すなわち、側面が摩耗すると、いわゆる切れ味が徐々に悪くなる。切れ味が悪くなった状態でも工具を一定速度で前進させると、前進抵抗が増加する。結果、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａとｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａが増加する。

一方、工具回転モータの負荷値は、工具の摩耗により増加するものの、回転させているため、負荷の変化は穏やかになる。したがって、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａとｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａを監視する方が早期に装置を止めることができる。
なお、x軸移動モータの負荷値Ｌｘａとｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａの増加は、上記したように工具の切れ味が悪くなった状態以外に、x軸自体での動作異常（過負荷）又はｙ軸自体での動作異常（過負荷）によっても発生することは勿論である。
また、ｚ軸移動モータの負荷値は、工具の摩耗が進行しても、殆ど変化しない。

ただし、補助的に工具回転モータの負荷値や、ｚ軸移動モータの負荷値を監視し、負荷値の増加を監視することは妨げない。
この場合は、図４の判定部１０３に、工具回転モータの負荷値やｚ軸移動モータの負荷値をも入力する。その上で図７に示すフローを実施する。

図７にて、ＳＴ２１で、判定部に、ｘ軸移動モータの負荷しきい値ＬｘＭａｘを予め設定し、ｙ軸移動モータの負荷しきい値ＬｙＭａｘを予め設定し、ｚ軸移動モータの負荷しきい値ＬｚＭａｘを予め設定し、工具回転モータの負荷しきい値ＬｗＭａｘを予め設定する。

なお、負荷しきい値ＬｚＭａｘは基板に工具の先端を人為的に当てることで監視した負荷値に基づいて決定する。負荷しきい値ＬｗＭａｘは基板を切断し、負荷値を蓄積し、蓄積データを参考に決定する。

次に、基板を切断する指令を発する（ＳＴ２２）。これで基板の切断が開始される。ｘモータ負荷監視部によりｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａを監視し、ｙモータ負荷監視部によりｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａを監視し、ｚモータ負荷監視部によりｚ軸移動モータの負荷値Ｌｚａを監視し、工具回転モータ負荷監視部により工具回転モータの負荷値Ｌｗａを監視し、各々を判定部へ読込む（ＳＴ２３）。

判定部では、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａが負荷しきい値ＬｘＭａｘ以下であるか否かを判定する（ＳＴ２４）。否であれば、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａが負荷しきい値ＬｘＭａｘを超えていると判定し、ｘ軸過負荷エラー情報を出力する（ＳＴ２５）。このときには、工具はまだ折れていない。ｘ軸過負荷エラー情報が出力されたときには、「ｘ軸異常」などの表示を行い、異常を知らせる音を発することが望まれる。

ＳＴ２４で、ｘ軸移動モータの負荷値Ｌｘａが負荷しきい値ＬｘＭａｘ以下であると判定されると、ＳＴ２６へ進み、判定部で、ｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａが負荷しきい値ＬｙＭａｘ以下であるか否かを判定する。否であれば、ｙ軸移動モータの負荷値Ｌｙａが負荷しきい値ＬｙＭａｘを超えていると判定し、ｙ軸過負荷エラー情報を出力する（ＳＴ２７）。このときには、工具はまだ折れていない。ｙ軸過負荷エラー情報が出力されたときには、「ｙ軸異常」などの表示を行い、異常を知らせる音を発することが望まれる。

判定部では、ｚ軸移動モータの負荷値Ｌｚａが負荷しきい値ＬｚＭａｘ以下であるか否かを判定する（ＳＴ２８）。否であれば、ｚ軸移動モータの負荷値Ｌｚａが負荷しきい値ＬｚＭａｘを超えていると判定し、ｚ軸過負荷エラー情報を出力する（ＳＴ２９）。このときには、工具はまだ折れていない。ｚ軸過負荷エラー情報が出力されたときには、「ｚ軸異常」などの表示を行い、異常を知らせる音を発することが望まれる。

ＳＴ２８で、ｚ軸移動モータの負荷値Ｌｚａが負荷しきい値ＬｚＭａｘ以下であると判定されると、ＳＴ３０へ進み、判定部で、工具回転モータの負荷値Ｌｗａが負荷しきい値ＬｗＭａｘ以下であるか否かを判定する。否であれば、工具回転モータの負荷値Ｌｗａが負荷しきい値ＬｗＭａｘを超えていると判定し、工具回転軸過負荷エラー情報を出力する（ＳＴ３１）。このときには、工具はまだ折れていない。工具回転軸過負荷エラー情報が出力されたときには、「工具回転軸異常」などの表示を行い、異常を知らせる音を発することが望まれる。

ＳＴ２５とＳＴ２７とＳＴ２９とＳＴ３１の何れにも過負荷エラー情報が出力されていないことを確認する（ＳＴ３２）。過負荷エラー情報が出力されていれば、否であるため。ＳＴ３３で基板切断装置を停止する。
ＳＴ３２で過負荷エラー情報が出力されていないことが確認されると、ＳＴ３４へ進み、切断作業を完了するか否かを調べ、切断作業を継続する場合は、ＳＴ２２へ戻る。

なお、入念な試験運転が重ねられた後に実施する生産運転では、工具の先端面が基板に衝突する確率は極めて低い。よって、ＳＴ２１中、ｚ軸移動モータの負荷しきい値ＬｚＭａｘの設定を省き、ＳＴ２３中、ｚ軸移動モータの負荷値Ｌｚａの読込みを省き、ＳＴ２８〜ＳＴ２９を省くことは可能である。ステップの数を減らすことで判定時間が短縮される。

次に、ダンパ７４の作用を説明する。
図４にて、制御部９３は、アクチュエータ７５によりダンパ７４を駆動し、第１ダクト６７と第２ダクト７３の一方を閉じる。

ところで、従来の基板切断装置には、多孔板７１、チャンバー７２、第２ダクト７３、ダンパ７４及びアクチュエータ７５が備えられていない。

本発明の装置６０は、多孔板７１、チャンバー７２、第２ダクト７３、ダンパ７４及びアクチュエータ７５を備え、さらに、切断治具４０に連結部材６６を備え、第１ダクト６７及び排気機構６８を備えている。
本発明では、切断治具４０に基板が載っているとき、すなわち切断工程時に排気機構６８を運転状態にし、切断治具４０に基板が載っていないとき、すなわち非切断工程時にも排気機構６８を運転する。以上の作用を図８に示すタイムチャートで説明する。

図８（ａ）に示す比較例では、１枚目の基板を切断している間は、排気機構を運転し、切り粉を吸引する。基板を交換するときには排気機構を停止する。以降、繰り返す。排気機構の駆動源であるモータが消費する電気エネルギーは、節約できるという利点がある。

反面、モータへの通電をオンオフするスイッチ機能部材であるマグネットリレーの切替え頻度が高まり、マグネットリレーを定期的に交換する必要がある。モータにおいても、起動、停止が高頻度でなされるため、寿命が短くなる、又は運転に耐えるような高性能のモータが必要となる。
加えて、比較例では、図４にて、切り粉の大部分は、排気孔４９を介して排出されるものの、切り粉の一部が、高速回転する工具５８の遠心力で基板１０の上方空間（上室６２）に飛散し浮遊することが判明した。この浮遊物は切断治具４０の周囲に積もるため、定期的に掃除する必要がある。

モータやマグネットリレーへの負担軽減、及び浮遊物の対策が望まれる。その対策例を図８（ｂ）で説明する。
図８（ｂ）に示す実施例では、１枚目の基板を切断している間は、第２ダクトをダンパで閉じ、第１ダクトを連通状態にし、排気機構を運転し、切り粉を吸引する。基板を交換するときには第１ダクトをダンパで閉じ、第２ダクトを連通状態にし、排気機構を運転する。すると、浮遊物は、多孔板７１を通過してチャンパー７２に吸引され、第２ダクト７３を介して排出される。排気機構は連続的に運転する。

起動停止の頻度が少ないために、マグネットリレーの長寿命化が図れると共にモータの負担も軽減される。浮遊物が常に除去されるため、切断治具４０の周囲が綺麗になり、作業員による清掃作業が不要となる。

以上に説明した基板切断装置の運転方法は、以下のようにまとめることができる。
すなわち、切断が終わった基板を切断治具から外し次の基板を切断治具の載せる際に、切断治具の周囲に飛散もしくは浮遊する切り粉が多孔板を介して排気機構で排出される浮遊物排出工程は、図８（ｂ）において、基板交換時で、第１ダクトが閉じられ、第２ダクトが開かれ、排気機構が運転されているときに実施される。

また、基板を工具で切断し、この切断で発生する切り粉が切断治具を介して排気機構で排出される基板切断工程は、図８（ｂ）において、基板交換のとき以外の期間に実施される。基板交換のとき以外の期間では、例えば、１枚目の板が切断され、第２ダクトが閉じられ、第１ダクトが開かれ、排気機構が運転されている。
以上により、排気機構を連続的に運転することが可能となった。

排気機構を連続的に運転するようにしたので、マグネットリレーのオンオフ頻度が格段に小さくなり、マグネットリレーの寿命を大幅に延ばすことができ、部品交換コストを大いに下げることができる。加えて、浮遊物排出工程で、浮遊物を強制的に排出するため、浮遊物が基板に付着する心配がなくなった。

なお、切断治具の周囲を飛散もしくは浮遊する切り粉の除去対策に注目した場合には、排気機構を断続的に運転することが可能である。すなわち、切断治具の周囲に多孔板を配置することが重要であり、この多孔板を介して浮遊する切り粉を排気機構へ吸引すればよく、基板切断工程で排気機構を一定時間運転し、その後に停止し、次の浮遊物排出工程で排気機構を一定時間運転し、その後に停止するような運転であっても切り粉の除去は実施できる。

図９に示すように、工具５８は、シャンク１０５と、このシャンク１０５から延びる刃部１０６とからなり、刃部１０６に螺旋状の切り粉排出溝１０７が設けられている。切り粉は切り粉排出溝１０７に沿って螺旋状に移動、すなわち軸方向へ移動しつつ、先端から排出される。

図１０に示すように、新品の工具５８の外径はＤ１であり、切り粉排出溝１０７の深さはｇ１である。
切削に供すると外周面が摩耗し、外径が減少する。使用後の工具の外径Ｄ２は、Ｄ１より小さくなる。使用後の工具では切り粉排出溝の深さはｇ１より小さなｇ２となる。すなわち、切削に供する使用時間が延びるほど、切り粉排出溝１０７は浅くなる。

図１１（ａ）に示す工具５８は新品であり、高速で回転しながら前進することで、基板１０に切断溝１０８を形成する。切り粉１０９は、深さｇ１の切り粉排出溝１０７に収まりつつ図面表裏方向へ流れるため、切り粉排出溝１０７から溢れることはない。
一方、図１１（ｂ）に示す工具５８は外周の摩耗が進んでおり、切り粉１０９は、深さｇ２の切り粉排出溝１０７から溢れる。溢れた部分１１２の切り粉１０９が切断溝１０８の切断面に付着して、異物１１１となる。切断面に付着する切り粉で形成される異物１１１は製品品質を低下させるため、その対策が必要となる。

従来、径外方から切り粉排出溝１０７の底に向かって高圧空気を噴射して、切り粉１０９を排出する対策が講じられてきた。本発明者らが試したところ、この対策は効果が極めて乏しかった。

そこで、本発明者らは、図１１（ｂ）の形態を高速度カメラで撮影し、画像を解析した。画像から、発生した切り粉１０９は、毎分数万回転で回転する工具５８（正確には刃部１０６）の表面に空気層と共に連れ回っていることが観察できた。連れ回る層の厚さは２．０ｍｍ程度であった。径外方から中心に向かって空気を噴射しても、この空気流れが２．０ｍｍの層で妨げられ、切り粉１０９の除去に寄与しないと考えられる。

そこで、発想を変え、切り粉排出溝１０７に溜まっている切り粉１０９よりも、切断面に残っている異物１１１を直接的に除去することを考えることにした。
そこで、図１２に示すモデルを作成して、実験を行った。すなわち、刃部１０６を囲う噴射筒１１４をホルダ（図４、符号９１）に付設した。そして、噴射筒１１４のノズル１１５の径を変化させた。（ノズル１１５の径−刃部１０６の外径）÷２＝ギャップＧの算式により、ギャップＧが求まる。

○実験条件：
基板：厚さ１．６ｍｍの実装用基板
刃部の外径：２．０ｍｍ
工具の回転速度：毎分４００００回転
エアの圧力（圧力計１１６で計測したゲージ圧力）：０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａ、０．４ＭＰａ
噴射筒のノズルの径：５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ

実験の結果を、表１に示す。

○は良好で、×は不可である。（ノズル径−２．０ｍｍ）÷２＝ギャップＧとなる。
ギャップＧが２．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲であれば、結果は○であった。ギャップＧが２．０ｍｍ以下では、結果は×であった。
刃部１０６の表面に形成される２．０ｍｍの層（切り粉と空気の層）の外側に空気を流すことにより、この空気流れで異物１１１を除去することができたと言える。

なお、図１１（ｂ）に示すように、異物１１１の位置はほぼ決まっているが、工具５８は、移動方向が決まっていない。そこで、空気流れは、環状流れとした。環状であれば、移動方向に左右されることなく、空気流れを異物１１１に確実に当てることができる。

また、ギャップＧは５．０ｍｍを超えてもよいが、供給する空気量が増大するため、５．０ｍｍを上限とした。また、エアの圧力は０．２〜０．４ＭＰａであれば、いわゆる、工場エアを使用できるため、好ましい。

次に、工具５８の寿命延長を検討する。
図１３に示すように、工具５８はシャンク１０５と刃部１０６とからなり、刃部１０６の長さは約６ｍｍである。基板の厚さが１．６ｍｍであるから、基板の厚さに対して刃部１０６は十分に長い。

そこで、刃部１０６を、先端から基部に向かって複数のビット段Ｓｔ１〜Ｓｔ３に区分する。複数のビット段は、実施例では、第１ビット段Ｓｔ１、第２ビット段Ｓｔ２、第３ビット段Ｓｔ３からなる。ただし、ビット段の数は、３の他、２又は４以上であってもよい。

図４に示すｚ軸移動モータ８８で工具５８の高さを変更することができる。このｚ軸移動モータ８８を用いて実施するビット段切り替えの手順をフロー図で説明する。
図１４のＳＴ４１で、ビット段の段位置を規定するｎ値をクリアする。次に、ｎに「１」を与える（ＳＴ４２）。これで、第１ビット段Ｓｔ１が選択され、制御部は基板のレベルに第１ビット段Ｓｔ１をセットする（ＳＴ４３）。１枚目の基板に対する切断が開始される（ＳＴ４４）。

図１で示すように、１枚の基板１０につき第１〜第１０切断予定部２１〜３１が存在する。そこで、ＳＴ４５で、１枚目の基板の切断予定部（例えば１０箇所）が全て切断されるようにする。全てが切断された後に次のステップに移る。

ｎに「２」を与える（ＳＴ４６）。これで、第２ビット段Ｓｔ２が選択され、制御部は基板のレベルに第２ビット段Ｓｔ２をセットする（ＳＴ４７）。２枚目の基板に対する切断が開始される（ＳＴ４８）。ＳＴ４９で、２枚目の基板の切断予定部が全て切断されるようにする。全てが切断された後に次のステップに移る。

ｎに「３」を与える（ＳＴ５０）。これで、第３ビット段Ｓｔ３が選択され、制御部は基板のレベルに第３ビット段Ｓｔ３をセットする（ＳＴ５１）。３枚目の基板に対する切断が開始される（ＳＴ５２）。ＳＴ５３で、３枚目の基板の切断予定部が全て切断されるようにする。全てが切断された後に次のステップに移る。

次の４枚目の基板に対しては、第１ビット段Ｓｔ１を使用する。
そのために、ｎに「１」を与える（ＳＴ５４）。これで、第１ビット段Ｓｔ１が選択され、制御部は基板のレベルに第１ビット段Ｓｔ１をセットする（ＳＴ５５）。４枚目の基板に対する切断が開始される（ＳＴ５６）。ＳＴ５７で、４枚目の基板の切断予定部が全て切断されるようにする。全てが切断された後に次のステップに移る。

次の５枚目の基板に対しては、第２ビット段Ｓｔ２を使用する。
そのために、ｎに「２」を与える（ＳＴ５８）。これで、第２ビット段Ｓｔ２が選択され、制御部は基板のレベルに第２ビット段Ｓｔ２をセットする（ＳＴ５９）。５枚目の基板に対する切断が開始される（ＳＴ６０）。

以上のフローによる、ビット段と切断処理される基板との関係は、表２に示すとおりである。

３つの第１ビット段Ｓｔ１〜Ｓｔ３を万遍なく使用するという観点から、次に示す表３によるローテーションも推奨される。

表３であれば、ｚ軸方向における工具の移動距離を短くすることができる。すなわち、表２では、第３ビット段Ｓｔ３から第１ビット段Ｓｔ１へ移動するときに移動距離が長くなるが、表３では、常に隣のビット段に移動するため、移動距離が短くなる。

尚、実施例では、基板１０の左右辺を縁切りして２枚としたが、１枚の基板１０を例えば２枚以上の複数枚に分割する切断に本発明方法を活用することもできる。
また、実施例では、排気機構６８の駆動源として、真空ポンプや排気ブロアの場合は、モータを用いるようにしたが、エジェクタ式真空装置の場合は、高圧空気の供給を切換えるソレノイド（電磁弁）を用いるようにしても良い。
また、実施例では、排気機構６８の駆動源の動作をオンオフするスイッチ機能部材としてマグネットリレーを一例として説明したが、これに限らず、スイッチ機能部材には電源スイッチやスタートスイッチも含まれる。

本発明は、基板切断する際に発生する切り粉の処理を重視する切削装置に好適である。

１０…基板、４０…切断治具、５８…工具、６０…基板切断装置、６３…テーブル、６４…装置ハウジング、６６…連結部材、６７…第１ダクト、６８…排気機構、７１…多孔板、７２…チャンバー、７３…第２ダクト、７４…ダンパ、７５…アクチュエータ、９３…制御部。

Claims (4)

1. 基板を載せる切断治具と、この切断治具の周囲に配置される多孔板と、前記基板を切断する工具と、この工具により発生する切り粉を前記切断治具又は前記多孔板を介して吸引する排気機構とを備えている基板切断装置の運転方法において、
   前記基板を前記工具で切断し、この切断で発生する切り粉が前記切断治具を介して前記排気機構で排出される基板切断工程と、
   切断が終わった前記基板を前記切断治具から外し次の基板を前記切断治具の載せる際に、前記切断治具の周囲に飛散もしくは浮遊する切り粉が前記多孔板を介して前記排気機構で排出される浮遊物排出工程とを含んでいることを特徴とする基板切断装置の運転方法。
2. 前記基板切断工程と前記浮遊物排出工程とをこの順で繰り返しつつ、前記排気機構を連続的に運転するようにしたことを特徴とする請求項１記載の基板切断装置の運転方法。
3. 基板を載せる切断治具と、前記基板を切断する工具と、前記切断治具を支えるテーブルと、このテーブルで上室と下室とが区画されるように前記テーブルを収納する装置ハウジングと、前記切断治具の下を覆う連結部材と、この連結部材から延びる第１ダクトと、前記切断治具を囲うようにして前記テーブルに設けられる多孔板と、この多孔板の下を覆うチャンバーと、このチャンバーから延びる第２ダクトと、前記第１ダクト及び前記第２ダクトに接続され負圧を発生する排気機構と、前記第１ダクトと前記第２ダクトの一方を塞ぐダンパと、このダンパを揺動するアクチュエータと、前記基板を前記工具で切断する際には前記ダンパで前記第２ダクトを塞ぎ、前記基板を交換する際には前記ダンパで前記第１ダクトを塞ぐ制御部とを備えていることを特徴とする基板切断装置。
4. 前記制御部は、前記排気機構を連続的に運転することを特徴とする請求項３記載の基板切断装置。

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