JP6855117B2 - フランジ機構 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードをスピンドルの先端に固定するフランジ機構に関する。

切削ブレードで半導体ウェーハやパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等の板状被加工物を精密に切削加工する切削装置が知られている。切削装置では、中央に装着穴が形成された切削ブレードをフランジ機構で支持してスピンドルに固定している。

フランジ機構は、スピンドルに固定されたマウンターの受けフランジ部（後ろフランジ）と、マウンターのボス部が挿入される装着穴を備える固定フランジ（前フランジ）と、固定フランジをマウンターに固定するナットとから構成され、切削ブレードの交換時には、固定フランジとナットとを着脱する必要があり、工数が掛かる作業だった（例えば、特開平１０−０００５５５号公報参照）。

そこで、固定フランジをマウンターに向かってバキュームで吸引し、マウンターの受けフランジ部と固定フランジとで切削ブレードを挟持して固定し、ナットを不要とするフランジ機構が特開２０１５−２３２２２号公報で提案された。

特開平１０−０００５５５号公報 特開２０１５−２３２２２号公報

特許文献２に開示されたフランジ機構により、切削ブレード交換の工数が大幅に削減されたが、バキュームによって固定フランジを固定しているため、切削加工中に切削屑を含む雰囲気が固定フランジの内径とボス部の外周との僅かな隙間からフランジ機構の内部に吸引され、フランジ機構の内部や支持面（端面）に切削屑が付着してしまうという課題が残っていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、固定フランジの装着穴とマウンターのボス部との僅かな隙間からフランジ機構の内部に切削屑が侵入するのを防止することのできるフランジ機構を提供することである。

本発明によると、スピンドルハウジングに回転可能に支持されるスピンドルの先端に固定され、環状の切削ブレードを支持するマウンターと、該切削ブレードを該マウンターに固定する固定フランジと、を備えたフランジ機構であって、該マウンターは、該切削ブレードの内周を支持する円筒状のボス部と、該円筒状のボス部の後方から径方向外側に突出し、外周縁の前面側に該切削ブレードを支持する第１支持面を有する受けフランジ部と、該受けフランジ部の後方に該受けフランジ部と一体的に形成され、外周に環状溝を有する円筒部と、を含み、該受けフランジ部は該固定フランジに対面する側に複数の吸引口を有し、該マウンターの該受けフランジ部及び該円筒部には前記各吸引口と前記環状溝とを連通する複数の吸引路が形成されており、該固定フランジは、該受けフランジ部の該第１支持面と共に該切削ブレードを挟持する第２支持面を外周縁に有するフランジ部と、該フランジ部と一体的に形成された該マウンターの該ボス部を覆うキャップ部と、を含み、該スピンドルハウジングに固定されたロータリージョイントを介して該環状溝に吸引源からの負圧を作用させることにより、該吸引口で該固定フランジを該マウンターに向かって吸引し、該マウンターの該第１支持面と該固定フランジの該第２支持面とで該切削ブレードを挟持して固定することを特徴とするフランジ機構が提供される。

本発明のフランジ機構によると、固定フランジのキャップ部でマウンター側を覆う構成にしたため、固定フランジ中央の装着穴を介してマウンターのボス部と装着穴の隙間からフランジ機構内部に切削屑が侵入することを防ぐことができる。

また、固定フランジの円形凹部にマウンターのボス部の先端が嵌合するため、切削ブレードを着脱する際、固定フランジをバキュームで固定しなくても、一時的にマウンターに固定フランジを仮留めできるという利便性がある。

本発明のフランジ機構を具備した切削装置の斜視図である。 環状の切削ブレードをフランジ機構を介してスピンドルの先端に固定する様子を示す分解斜視図である。 環状の切削ブレードをフランジ機構によりスピンドルの先端に固定した状態の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態に係るフランジ機構を具備した切削装置の斜視図が示されている。フランジ機構は、切削装置の切削ユニットにおいて、切削ブレードをスピンドルの先端に固定するのに使用される。

図１に示すように、切削装置２は、各構成要素を支持する装置基台４を備えている。装置基台４の上面には、Ｘ軸方向（加工送り方向）に長い矩形状の開口４ａが形成されている。

この開口４ａ内には、Ｘ軸移動テーブル６と、該Ｘ軸移動テーブル６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（不図示）と、Ｘ軸移動機構を覆う防塵防滴カバー８と、が設けられている。該Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル６がスライド可能に取り付けられている。

Ｘ軸移動テーブル６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールに平行なＸ軸ボールねじ（不図示）が螺合されている。Ｘ軸ボールねじの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールねじを回転させると、移動テーブル６はＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル６上には、被加工物を吸引、保持するためのチャックテーブル１０が設けられている。チャックテーブル１０は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル１０は、上述したＸ軸移動機構でＸ軸方向に加工送りされる。

チャックテーブル１０の表面（上面）は、被加工物を吸引、保持する保持面１０ａとなっている。この保持面１０ａは、チャックテーブル１０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）に接続されている。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物を固定するためのクランプ１０ｂが設けられている。

被加工物は、例えば、半導体ウェーハであり、環状フレームに保持されたテープ上に貼着され、環状フレームと一体で取り扱われる。環状フレームとテープとを用いて被加工物を取り扱うと、搬送する際に生じる衝撃等から該被加工物を保護できる。さらに、該テープを拡張すると、切削加工された被加工物を分割したり、分割後のチップの間隔を広げたりできる。なお、環状フレームとテープとを使用せずに、被加工物を単体で切削加工してもよい。

開口４ａから離れた装置基台４の前方の角部には、装置基台４から側方に突き出た突出部１２が設けられている。突出部１２の内部には空間が形成されており、この空間には、昇降可能なカセットエレベータ１６が設置されている。カセットエレベータ１６の上面には、複数の被加工物を収容可能なカセット１８が載せられる。

開口４ａに近接する位置には、上述した被加工物をチャックテーブル１０へと搬送する搬送ユニット（不図示）が設けられている。搬送ユニットでカセット１８から引き出された被加工物は、チャックテーブル１０の保持面１０ａに載置される。

装置基台４の上面には、被加工物を切削する切削ユニット１４を支持する支持構造２０が、開口４ａの上方に張り出すように配置されている。支持構造２０の前面上部には、切削ユニット１４をＹ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向に移動させる切削ユニット移動機構２２が設けられている。

切削ユニット移動機構２２は、支持構造２０の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４を備えている。Ｙ軸ガイドレール２４には、切削ユニット移動機構２２を構成するＹ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。Ｙ軸移動プレート２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２４に平行なＹ軸ボールねじ２８が螺合されている。

Ｙ軸ボールねじ２８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｙ軸パルスモータでＹ軸ボールねじ２８を回転させると、Ｙ軸移動プレート２６は、Ｙ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動プレート２６の表面（前面）には、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３０が設けられている。Ｚ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート３２の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３０に平行なＺ軸ボールねじ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールねじ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールねじ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２は、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート３２の下部には、被加工物を加工する切削ユニット１４と、撮像ユニット３８が固定されている。切削ユニット移動機構２２で、Ｙ軸移動プレート２６をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及び撮像ユニット３８は割り出し送りされ、Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及び撮像ユニット３８は昇降する。

４０は洗浄ユニットであり、切削ユニット１４により切削加工の施された被加工物は、搬送機構（不図示）によってチャックテーブル１０から洗浄ユニット４０へと搬送される。洗浄ユニット４０は、筒状の洗浄空間内で被加工物を吸引保持するスピンナーテーブル４２を備えている。スピンナーテーブル４２の下部には、スピンナーテーブル４２を所定の速さで回転させるモータ等の回転駆動源が連結されている。

スピンナーテーブル４２の上方には、被加工物に向けて洗浄用の流体（代表的には、水とエアーとを混合した二流体）を噴射する噴射ノズル４４が配設されている。被加工物を保持したスピンナーテーブル４２を回転させながら噴射ノズル４４から洗浄用の流体を噴射すると、切削加工後の被加工物を洗浄できる。洗浄ユニット４０で洗浄された被加工物は、搬送機構（不図示）でカセット１８内に収容される。

次に、図２及び図３を参照して、本発明実施形態に係るフランジ機構について詳細に説明する。図２を参照すると、本発明実施形態に係るフランジ機構を具備した切削ユニット１４の分解斜視図が示されている。図３はフランジ機構により環状の切削ブレードをスピンドルに固定した状態の断面図である。

図２に示されるように、スピンドル４８を回転自在に収容するスピンドルハウジング４６の先端面４６ａには、複数の（本実施形態では４個）ねじ穴４６ｂが形成されている。スピンドルハウジング４６の先端面４６ａから突出するスピンドル４８の先端部はテーパー形状に形成されており、その先端部にはねじ穴４８ａが形成されている。

スピンドルハウジング４６の先端面４６ａにはロータリージョイント５０が固定される。ロータリージョイント５０は、円筒状ボス部５０ａと、円筒状ボス部５０ａの外周に一体的に形成されたフランジ部５０ｂとを有する。

円筒状ボス部５０ａの内側には、収容穴５０ｃが形成されている。ロータリージョイント５０は、一端が収容穴５０ｃに連通されたパイプ５０ｄを有しており、パイプ５０ｄの他端側は、図３に示すように、電磁切替弁６８を介して吸引源７０に選択的に接続されている。

ロータリージョイント５０のフランジ部５０ｂには、スピンドルハウジング４６の先端面４６ａに形成された複数のねじ穴４６ｂに対応する数の取り付け穴５０ｅが形成されている。これらの取り付け穴５０ｅ中にねじを挿入して、スピンドルハウジング４６の先端面４６ａに形成されたねじ穴４６ｂに螺合して締め付けることにより、ロータリージョイント５０はスピンドルハウジング４６の先端面４６ａに固定される。

５２はマウンターであり、円筒状のボス部５４と、ボス部５４の後方から径方向外側に突出し、外周縁の前面側に切削ブレードを支持する環状の第１支持面５６ａを有する受けフランジ部５６と、受けフランジ部５６の後方に受けフランジ部５６と一体的に形成された円筒部５８とを含んでいる。

マウンター５２の円筒状ボス部５４、受けフランジ部５６及び円筒部５８にわたり段付きの装着穴６０が形成されている。装着穴６０は、円筒部５８においてテーパー状スピンドル４８に丁度嵌合するテーパー形状に形成されている。

マウンター５２の受けフランジ部５６の環状凸部５６ｂには複数の吸引口６４が円周方向に所定の間隔をおいて形成されている。また、マウンター５２の円筒部５８には、環状溝５８ａとこの環状溝５８ａに連通する複数の吸引穴５８ｂが円周方向に所定の間隔をおいて形成されている。

図３に示すように、各吸引口６４はマウンターを略横断するように形成された吸引路６６を介して、環状溝５８ａに開口する吸引穴５８ｂに連通されている。環状溝５８ａは、パイプ５０ｄ及び電磁切替弁６８を介して吸引源７０に選択的に接続されている。

マウンター５２の装着穴６０をテーパー形状のスピンドル４８に装着し、ワッシャー７６を介してねじ７８をスピンドル４８の先端部に形成されたねじ穴４８ａに螺合して締め付けることにより、図３に示すように、マウンター５２はスピンドル４８に固定される。

装着穴７４を有するワッシャーブレードと呼ばれる環状の切削ブレード７２をマウンター５２に装着するには、図３に示すように、切削ブレード７２の装着穴７４をマウンター５２の環状凸部５６ｂに嵌合する。次いで、固定フランジ８０の円形凹部８６をマウンター５２のボス部５４に嵌合して固定フランジ８０を装着する。

この状態で、環状の切削ブレード７２はマウンター５２の第１支持面５６ａと固定フランジ８０の第２支持面８２ａとで挟まれた状態となる。電磁切替弁６８を図３に示すように連通位置に切り替えて、ロータリージョイント５０のパイプ５０ｄを吸引源７０に接続すると、吸引源７０の負圧はマウンター５２に形成された環状溝５８ａ、吸引穴５８ｂ及び吸引路６６を介して吸引口６４に伝達され、固定フランジ８０はマウンター５２側に吸引され、切削ブレード７２はマウンター５２の第１支持面５６ａと固定フランジ８０の第２支持面８２ａとにより強い力で挟持されて固定される。

この状態では、マウンター５２の環状凸部５６ｂと固定フランジ８０の端面８２ｂとの間に僅かなクリアランスが設けられるように設計されているため、負圧吸引力は全て第２支持面８２ａを吸引するように作用する。これにより、切削ブレード７２は吸引力により強固に固定される。

本実施形態では、マウンター５２と固定フランジ８０とでフランジ機構を構成する。固定フランジ８０は、フランジ部８２とキャップ部８４が一体的に形成されているため、固定フランジ８０が図３に示すように吸引保持されると、マウンター５２のボス部５４は固定フランジ８０のキャップ部８４により完全に覆われる。従って、切削屑を含む雰囲気が侵入する隙間がないため、フランジ機構の内部や第１及び第２支持面５６ａ，８２ａに切削屑が付着することを防止できる。

本実施形態の切削ユニット１４では、切削ブレード７２による被加工物の切削加工中は、ロータリージョイント５０のパイプ５０ｄを常に吸引源７０に連通して、吸引口６４に発生する負圧吸引力により固定フランジ８０を常に吸引して、切削ブレード７２を第１支持面５６ａと第２支持面８２ａとで強固に固定して切削を遂行する。

切削を中断して切削ブレード７２を交換したい場合には、電磁切替弁６８を遮断位置に切り替えることにより、固定フランジ８０の吸引保持が解除され、固定フランジ８０及び切削ブレード７２を簡単に取り外すことができる。

固定フランジ８０の円形凹部８６にマウンター５２のボス部５４の先端が嵌合するため、切削ブレード７２を着脱する際、固定フランジ８０をバキュームの負圧で固定しなくても、一時的にマウンター５２に固定フランジ８０を仮留めすることができるため、切削ブレード７２の脱着の際に利便性がある。

１４ 切削ユニット
４６ スピンドルハウジング
４８ スピンドル
５０ ロータリージョイント
５２ マウンター
５４ 円筒状ボス部
５６ 受けフランジ部
５６ａ 第１支持面
５６ｂ 環状凸部
５８ 円筒部
５８ａ 環状溝
５８ｂ 吸引穴
６０ 装着穴
６４ 吸引口
６６ 連通路
７０ 吸引源
７２ 切削ブレード
８０ 固定フランジ（前フランジ）
８２ フランジ部
８２ａ 第２支持面
８４ キャップ部
８６ 円形凹部

Claims (2)

1. スピンドルハウジングに回転可能に支持されるスピンドルの先端に固定され、環状の切削ブレードを支持するマウンターと、該切削ブレードを該マウンターに固定する固定フランジと、を備えたフランジ機構であって、
   該マウンターは、該切削ブレードの内周を支持する円筒状のボス部と、
   該円筒状のボス部の後方から径方向外側に突出し、外周縁の前面側に該切削ブレードを支持する第１支持面を有する受けフランジ部と、
   該受けフランジ部の後方に該受けフランジ部と一体的に形成され、外周に環状溝を有する円筒部と、を含み、
   該受けフランジ部は該固定フランジに対面する側に複数の吸引口を有し、
   該マウンターの該受けフランジ部及び該円筒部には前記各吸引口と前記環状溝とを連通する複数の吸引路が形成されており、
   該固定フランジは、
   該受けフランジ部の該第１支持面と共に該切削ブレードを挟持する第２支持面を外周縁に有するフランジ部と、該フランジ部と一体的に形成された該マウンターの該ボス部を覆うキャップ部と、を含み、
   該スピンドルハウジングに固定されたロータリージョイントを介して該環状溝に吸引源からの負圧を作用させることにより、該吸引口で該固定フランジを該マウンターに向かって吸引し、該マウンターの該第１支持面と該固定フランジの該第２支持面とで該切削ブレードを挟持して固定することを特徴とするフランジ機構。
2. 前記固定フランジは、該マウンターの該ボス部の先端が嵌合する円形凹部を有することを特徴とする請求項１記載のフランジ機構。

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