JP7034543B2 - バイト切削装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バイト切削装置に関する。
半導体ウェーハやパッケージ基板等に代表される板状の被加工物に対し、バイトと呼ばれる切削用の工具を切り込ませて平坦な面を形成するバイト切削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。バイト切削装置では、円軌道に沿ってバイトを旋回させながら、この円軌道に対して平行な方向に被加工物を移動させることで、バイトの先端を被加工物の被加工領域に接触させて被加工物を切削する。
ところで、上述のような円軌道に沿って旋回するバイトで被加工物を切削すると、ある程度に細長い加工屑（切り屑）が大量に発生してしまう。そこで、この加工屑を適切に除去できるように、被加工物の被加工領域に向けて洗浄用の流体を噴射するノズルや、ノズルから噴射された流体を加工屑とともに吸引して排出する吸引ユニット等をバイト切削装置に設けている。
特開２０１４－１８９４２号公報
上述した吸引ユニットは、真空ポンプに代表される吸引源で発生する吸引力を利用して流体及び加工屑を吸引するので、この吸引源に不具合を生じさせないように、吸引源の上流側で加工屑を除去しておく必要がある。そのため、吸引源の上流側には、通常、加工屑を除去するためのフィルタが設けられている。
しかしながら、このような構造の吸引ユニットでは、フィルタの上流側に加工屑が溜まり易く、性能を維持するためにメンテナンスを頻繁に行わなくてはならない。その結果、バイト切削装置の停止時間が長くなるので、装置の稼働率は低下してしまう。また、メンテナンス作業のオペレータに対する負荷も大きかった。
本発明はかかる問題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、メンテナンスの頻度を低く抑えることができるバイト切削装置を提供することである。
本発明の一態様によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、切り刃を有し該保持面に垂直な回転軸の下端に装着されるバイトホイールを回転させて該チャックテーブルに保持された被加工物を上面側から切削するバイト切削ユニットと、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面側に洗浄液を供給する洗浄ノズルと、該チャックテーブルと該バイトホイールと該洗浄ノズルとを収容する加工室から該洗浄液と加工屑とを含む雰囲気を吸引して排出する吸引ユニットと、該加工室内で落下する該洗浄液及び該加工屑を該加工室外に排出する排出管と、該排出管を通じて該加工室外に排出される該洗浄液及び該加工屑を受け入れ、該加工屑を捕獲するネット状の捕獲部材と、該吸引ユニット及び該排出管に対して該捕獲部材を移動させることができるように支持する台車と、を備え、該吸引ユニットは、一端側が該加工室に接続される第１吸引路と、該第１吸引路の他端側に接続され、該加工室から排出される該雰囲気から該洗浄液及び該加工屑を分離する分離室と、一端側が該分離室に接続され、他端側が吸引源に接続される第２吸引路と、該分離室の底部に設けられ、該分離室で分離された該洗浄液及び該加工屑を上部に溜めることのできる扉と、該扉を開閉することにより、該扉の該上部に溜まった該洗浄液及び該加工屑を落下させて該分離室外に排出する開閉機構と、を含み、該開閉機構は、該扉を所定のタイミングで開閉することにより、該所定のタイミングを除く期間において、該分離室の底部から該第２吸引路への該分離室外の雰囲気の流入を制限し、該捕獲部材は、該排出管を通じて該加工室外に排出される該洗浄液及び該加工屑とともに、該扉から落下して該分離室外に排出される該洗浄液及び該加工屑を受け入れるバイト切削装置が提供される。
上述した本発明の一態様において、該捕獲部材を通過した該洗浄液が溜まる底を有する回収層を更に備え、該捕獲部材は、該回収層の該底から所定の高さの位置に設けられており、該回収層とともに該台車に支持されていることが好ましい。
本発明の一態様に係るバイト切削装置は、加工室から排出される雰囲気から洗浄液及び加工屑を分離する分離室と、分離室の底部に設けられ、分離室で分離された洗浄液及び加工屑を上部に溜めることのできる扉と、扉を開閉する開閉機構と、を含む吸引ユニットを備えている。
そのため、加工室から排出される雰囲気から洗浄液及び加工屑を分離室で分離できるとともに、この分離室からの洗浄液及び加工屑の排出を、扉の開閉により制御できる。つまり、吸引ユニット内に加工屑が溜まり難くなるので、メンテナンスの頻度を低く抑えることができる。
また、扉を開閉するタイミングを除く期間では、扉が設けられている分離室の底部からの分離室外の雰囲気の流入は制限されるので、扉を開閉するタイミングを適切に制御することにより、被加工物を切削する際に吸引ユニットの吸引力が低下してしまうこともない。
バイト切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 バイト切削装置の構成例を模式的に示す一部断面正面図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るバイト切削装置２の構成例を模式的に示す斜視図であり、図２は、バイト切削装置２の構成例を模式的に示す一部断面正面図である。図１及び図２に示すように、バイト切削装置２は、各構成要素を支持する基台４を備えている。基台４の後端には、壁状の支持構造６が設けられている。
基台４の上面前側には、開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、板状の被加工物１１を搬送する搬送ユニット８が配置されている。被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の材料でなるウェーハ１３（図２）の上面側に樹脂等の材料でなる封止層１５（図２）が設けられたパッケージ基板である。
この被加工物１１の下面側（封止層１５の反対側）には、例えば、樹脂製の粘着テープに代表される保護部材１７（図２）が貼付されている。なお、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板を被加工物１１とすることもできる。また、被加工物１１には、保護部材１７が貼付されていなくても良い。
開口４ａの側方の領域には、被加工物１１を収容するカセット１０ａ，１０ｂが載せられる。カセット１０ａが載せられる領域の後方には、センタリング機構１２が設けられている。センタリング機構１２は、例えば、カセット１０ａから搬送ユニット８で搬送された被加工物１１の中心の位置を調整する。
センタリング機構１２の後方には、被加工物１１を保持して旋回する搬入ユニット１４が設けられている。搬入ユニット１４の後方には、開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、Ｘ軸移動テーブル１６（図２）、Ｘ軸移動テーブル１６をＸ軸方向（前後方向）に移動させるＸ軸移動ユニット（不図示）、Ｘ軸移動テーブル１６を覆うテーブルカバー１８ａ、及びＸ軸移動ユニットを覆う防塵防滴カバー１８ｂが配置されている。
Ｘ軸移動ユニットは、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１６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１６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軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。
Ｘ軸ボールネジの一端部には、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軸ボールネジを回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル１６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１６の上面側には、被加工物１１を吸引、保持するチャックテーブル２０が設けられている。
チャックテーブル２０は、モーター等の回転駆動源（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２０は、上述のＸ軸移動ユニットにより、被加工物１１が搬入、搬出される前方の搬入搬出領域と、被加工物１１が切削される後方の切削領域との間を移動する。
チャックテーブル２０の上面は、被加工物１１を吸引、保持する保持面になっている。この保持面は、チャックテーブル２０の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。搬入ユニット１４でチャックテーブル２０に搬入された被加工物１１は、保持面に作用する吸引源の負圧によりチャックテーブル２０に吸引、保持される。
支持構造６の前面には、Ｚ軸移動ユニット２２が設けられている。Ｚ軸移動ユニット２２は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２４を備えており、このＺ軸ガイドレール２４には、Ｚ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。Ｚ軸移動プレート２６の後面側（裏面側）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２４に平行なＺ軸ボールネジ２８が螺合されている。
Ｚ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３０でＺ軸ボールネジ２８を回転させることにより、Ｚ軸移動プレート２６はＺ軸ガイドレール２４に沿ってＺ軸方向に移動する。
Ｚ軸移動プレート２６の前面（表面）には、被加工物１１を切削（バイト切削）するバイト切削ユニット３２が設けられている。バイト切削ユニット３２は、Ｚ軸移動プレート２６に固定された筒状のスピンドルハウジング３４を備えている。スピンドルハウジング３４の内部には、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸となるスピンドル３６が収容されている。
スピンドルハウジング３４から露出するスピンドル３６の先端部（下端部）には、円盤状のバイトホイール３８が固定されており、このバイトホイール３８の下面の外周側の領域には、単結晶ダイヤモンド等でなる切り刃（バイト）４０が装着されている。バイトホイール３８を回転させると、切り刃４０は円軌道に沿って旋回する。
スピンドル３６の基端側（上端側）には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。バイトホイール３８は、このスピンドル３６を介して回転駆動源から伝達される力によって回転する。
搬入ユニット１４に隣接する位置には、被加工物１１を保持して旋回する搬出ユニット４２が設けられている。搬出ユニット４２の前方、かつ、カセット１０ｂが載せられる領域の後方には、切削された後の被加工物１１を洗浄する洗浄ユニット４４が配置されている。
洗浄ユニット４４で洗浄された被加工物１１は、搬送ユニット８で搬送され、例えば、カセット１０ｂに収容される。開口４ａの前方には、切削の条件等を入力するための操作パネル４６が設置されている。
このバイト切削装置２で被加工物１１を切削する際には、搬入搬出領域のチャックテーブル２０に被加工物１１を吸引、保持させて、この被加工物１１の上面より切り刃４０の下端が低くなるまでバイト切削ユニット３２をＺ軸方向に移動させる。その後、バイトホイール３８を回転させながらチャックテーブル２０を切削領域に向かってＸ軸方向に移動させることで、切り刃４０を側方から被加工物１１に切り込ませて、被加工物１１を切削できる。
上述のようなバイト切削ユニット３２で被加工物１１を切削すると、チャックテーブル２０やバイト切削ユニット３２の周囲に加工屑２３（図２）が飛散し易い。そのため、バイト切削装置２の切削領域には、チャックテーブル２０やスピンドル３６の先端部（バイトホイール３８）等を覆うカバー５２が設けられている。図２に示すように、このカバー５２によって、被加工物１１を切削するための加工室（切削室）５２ａが形成される。なお、カバー５２の材質、形状等に特段の制限はない。
加工室５２ａ内でバイトホイール３８に隣接する位置には、チャックテーブル２０に保持された被加工物１１の上面側に洗浄用の流体を供給する洗浄ノズル５４が配置されている。すなわち、この洗浄ノズル５４は、チャックテーブル２０やバイトホイール３８とともに、加工室５２ａ内に収容される。
洗浄ノズル５４から供給される洗浄用の流体には、少なくとも、水等の洗浄液（液体）２１（図２）が含まれている。ただし、具体的な洗浄用の流体の種類等に特段の制限はない。例えば、洗浄液２１とエアーとを混合させた混合流体を洗浄用の流体として用いることもできる。
開口４ｂの底には、排出管５６の一端５６ａ側が開口している。排出管５６の他端５６ｂ側は、加工室５２ａの外部に配置されている。そのため、洗浄ノズル５４から供給されチャックテーブル２０等から落下する洗浄液２１は、切削の際に被加工物１１等から発生する加工屑２３とともに、この排出管５６を通じて加工室５２ａの外部へと排出される。
排出管５６の他端５６ｂの下方には、排出管５６を通じて排出される洗浄液２１及び加工屑２３を回収するための回収層５８が配置されている。この回収層５８の底から所定の高さの位置には、排出管５６の他端５６ｂから排出される洗浄液２１及び加工屑２３を受け入れ、加工屑２３を捕獲するネット（網）状の捕獲部材６０が設けられている。
そのため、排出管５６を通じて排出される加工屑２３は、洗浄液２１から分離され捕獲部材６０の上方に溜まる。一方で、排出管５６を通じて排出される洗浄液２１は、捕獲部材６０を通過して回収層５８の底に溜まる。なお、この回収層５８は、台車６２に支持されており、必要に応じて容易に移動させることができる。また、回収層５８の底には、排液管等が接続されていても良い。
バイトホイール３８を挟んで洗浄ノズル５４と対面する位置には、カバー５２を内外に貫通する筒状のダクト６４が設けられている。カバー５２の外側に位置するダクト６４の端部には、吸引ユニット６６を介して吸引源６８が接続されている。そのため、吸引源６８を作動させることで、ダクト６４及び吸引ユニット６６を通じて加工室５２ａ内の雰囲気を外部に排出できる。
吸引ユニット６６は、一端がダクト６４（加工室５２ａ）に接続される第１吸引路７０を含む。第１吸引路７０の他端には、内部に分離室７２ａを備える分離機７２の上流端が接続されている。分離室７２ａには、板状の障壁（邪魔板）７４が設けられており、第１吸引路７０を通じて分離室７２ａに流れ込む雰囲気が障壁７４に衝突すると、洗浄液２１及び加工屑２３は雰囲気から分離される。
なお、障壁７４の形状、数量、配置等に特段の制限はないが、雰囲気を効率よく障壁７４に衝突させて洗浄液２１及び加工屑２３を分離できるように、雰囲気の流路に沿って障壁７４を配置することが望ましい。分離機７２の下流端には、第２吸引路７６の一端側が接続されている。また、第２吸引路７６の他端側は、吸引源６８に接続されている。そのため、分離機７２で洗浄液２１及び加工屑２３が分離された後の雰囲気は、第２吸引路７６を通じて吸引源６８に流れ込み、外部へと排出される。
分離機７２（分離室７２ａ）の底部には、開口が形成されるとともに、この開口を閉じるための扉７８が設けられている。扉７８の開閉は、例えば、モーター等の回転駆動源を含む開閉機構８０によって制御される。この扉７８を閉じた状態では、雰囲気から分離され分離室７２ａ内で落下する洗浄液２１と加工屑２３との混合物２５が扉７８の上部に溜まる。
また、扉７８を閉じた状態では、分離機７２の底部の開口を通じた外部の雰囲気の流入が制限されるので、外部の雰囲気が分離室７２ａや第２吸引路７６等に流入して、ダクト６４に作用する吸引力が低下してしまうことはない。すなわち、扉７８を閉じておくことで、吸引源６８の吸引力を加工室５２ａに作用させて、加工室５２ａの雰囲気を適切に外部へ排出できる。
一方で、扉７８を開くと、扉７８の上部に溜まっている混合物２５は落下して、分離室７２ａの外部へと排出される。よって、被加工物１１を切削しないタイミング（例えば、被加工物１１を搬送等するタイミング）で一時的に扉７８を開けば、バイト切削装置２を停止させることなく混合物２５を吸引ユニット６６の外部へと排出できる。なお、この扉７８を開閉するタイミング等は、開閉機構８０等により自動制御されても良い。
分離機７２の下方には、上述した回収層５８が配置されている。そのため、開閉機構８０で扉７８を開いて、扉７８の上部に溜まっている混合物２５を落下させると、この混合物２５に含まれている加工屑２３は、捕獲部材６０によって洗浄液２１から分離され、捕獲部材６０の上方に溜まる。また、混合物２５に含まれている洗浄液２１は、捕獲部材６０を通過して回収層５８の底に溜まる。
以上のように、本実施形態に係るバイト切削装置２は、加工室５２ａから排出される雰囲気から洗浄液２１及び加工屑２３を分離する分離機７２（分離室７２ａ）と、分離機７２の底部に設けられ、分離室７２ａで分離された洗浄液２１及び加工屑２３を上部に溜めることのできる扉７８と、扉７８を開閉する開閉機構８０と、を含む吸引ユニット６６を備えている。
そのため、加工室５２ａから排出される雰囲気から洗浄液２１及び加工屑２３を分離室７２ａで分離できるとともに、この分離室７２ａからの洗浄液２１及び加工屑２３の排出を、扉７８の開閉により制御できる。つまり、吸引ユニット６６内に加工屑２３が溜まり難くなるので、メンテナンスの頻度を低く抑えることができる。
また、扉７８を開閉するタイミングを除く期間では、扉７８が設けられている分離機７２の底部からの分離室７２ａ外の雰囲気の流入は制限されるので、扉７８を開閉するタイミングを適切に制御することにより、被加工物１１を切削する際に吸引ユニット６６の吸引力が低下してしまうこともない。
なお、本発明は、上記実施形態等の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、洗浄液２１及び加工屑２３を雰囲気から分離するための板状の障壁（邪魔板）７４を備える分離機７２を用いて吸引ユニット６６を構成しているが、吸引ユニットに使用される分離機の種類等に特段の制限はない。例えば、渦状の流れを形成する遠心分離型の分離機等を用いて吸引ユニットを構成しても良い。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
２ バイト切削装置
４ 基台
４ａ，４ｂ 開口
６ 支持構造
８ 搬送ユニット
１０ａ，１０ｂ カセット
１２ センタリング機構
１４ 搬入ユニット
１６ Ｘ軸移動テーブル
１８ａ テーブルカバー
１８ｂ 防塵防滴カバー
２０ チャックテーブル
２２ Ｚ軸移動ユニット
２４ Ｚ軸ガイドレール
２６ Ｚ軸移動プレート
２８ Ｚ軸ボールネジ
３０ Ｚ軸パルスモータ
３２ バイト切削ユニット
３４ スピンドルハウジング
３６ スピンドル
３８ バイトホイール
４０ 切り刃（バイト）
４２ 搬出ユニット
４４ 洗浄ユニット
４６ 操作パネル
５２ カバー
５２ａ 加工室
５４ 洗浄ノズル
５６ 排出管
５６ａ 一端
５６ｂ 他端
５８ 回収層
６０ 捕獲部材
６２ 台車
６４ ダクト
６６ 吸引ユニット
６８ 吸引源
７０ 第１吸引路
７２ 分離機
７２ａ 分離室
７４ 障壁（邪魔板）
７６ 第２吸引路
７８ 扉
８０ 開閉機構
１１ 被加工物
１３ ウェーハ
１５ 封止層
１７ 保護部材
２１ 洗浄液（液体）
２３ 加工屑
２５ 混合物

Claims (2)

  1. 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、
    切り刃を有し該保持面に垂直な回転軸の下端に装着されるバイトホイールを回転させて該チャックテーブルに保持された被加工物を上面側から切削するバイト切削ユニットと、
    該チャックテーブルに保持された被加工物の上面側に洗浄液を供給する洗浄ノズルと、
    該チャックテーブルと該バイトホイールと該洗浄ノズルとを収容する加工室から該洗浄液と加工屑とを含む雰囲気を吸引して排出する吸引ユニットと、
    該加工室内で落下する該洗浄液及び該加工屑を該加工室外に排出する排出管と、
    該排出管を通じて該加工室外に排出される該洗浄液及び該加工屑を受け入れ、該加工屑を捕獲するネット状の捕獲部材と、
    該吸引ユニット及び該排出管に対して該捕獲部材を移動させることができるように支持する台車と、を備え、
    該吸引ユニットは、
    一端側が該加工室に接続される第１吸引路と、
    該第１吸引路の他端側に接続され、該加工室から排出される該雰囲気から該洗浄液及び該加工屑を分離する分離室と、
    一端側が該分離室に接続され、他端側が吸引源に接続される第２吸引路と、
    該分離室の底部に設けられ、該分離室で分離された該洗浄液及び該加工屑を上部に溜めることのできる扉と、
    該扉を開閉することにより、該扉の該上部に溜まった該洗浄液及び該加工屑を落下させて該分離室外に排出する開閉機構と、を含み、
    該開閉機構は、該扉を所定のタイミングで開閉することにより、該所定のタイミングを除く期間において、該分離室の底部から該第２吸引路への該分離室外の雰囲気の流入を制限し、
    該捕獲部材は、該排出管を通じて該加工室外に排出される該洗浄液及び該加工屑とともに、該扉から落下して該分離室外に排出される該洗浄液及び該加工屑を受け入れることを特徴とするバイト切削装置。
  2. 該捕獲部材を通過した該洗浄液が溜まる底を有する回収層を更に備え、
    該捕獲部材は、該回収層の該底から所定の高さの位置に設けられており、該回収層とともに該台車に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のバイト切削装置。
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