JP7300912B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードが装着される加工装置に関する。

スピンドルに装着したマウントにナットを用いて切削ブレードを装着し固定する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２－０３５３８８号公報

上記の特許文献において、切削ブレードを装着し固定するために、ナットを所定のトルクで締め付ける作業が必須であり、面倒であるという問題があった。ナットを使用せずバキュームによりブレードを固定する技術も開発されているが、バキュームラインを形成するなど構造が複雑であるという問題があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削ブレードが装着される加工装置であって、面倒な作業を要することなく、切削ブレードを装着し固定することができる加工装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の加工装置は、加工装置であって、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、スピンドルの先端に固定され切削ブレードを保持するマウントと、を備え、該マウントは、前後方向に伸長する円柱状のボス部と、該ボス部の後方から径方向外向きに突出し、切削ブレードを支持する支持面と、を含み、該切削ブレードは、該ボス部が挿入される挿入穴を中央に有し、該スピンドルの回転軸と該保持テーブルの該保持面は同じ方向に同じ角度分傾斜しており、傾斜は該スピンドルの先端が後方より高くなる仰角に形成され、該切削ブレードが自重により該マウントに保持されることを特徴とする。

本願発明は、切削ブレードが装着される加工装置であって、面倒な作業を要することなく、切削ブレードを装着し固定することができる。

図１は、実施形態１に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る加工装置における切削ユニットの一部の構成例を示す分解斜視図である。 図３は、実施形態１に係る加工装置の要部を示す断面図である。 図４は、実施形態２に係る加工装置の要部を示す断面図である。 図５は、実施形態１及び実施形態２の変形例に係る加工装置における切削ユニットの一部の構成例を示す分解斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る加工装置１００を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る加工装置１００の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係る加工装置１００における切削ユニット２０の一部の構成例を示す分解斜視図である。図３は、実施形態１に係る加工装置１００の要部を示す断面図である。なお、図１、図２及び図３では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸によるＸＹＺ直交座標を設定している。このＸＹＺ直交座標において、Ｘ軸は、図２及び図３に示す重力方向ｇである鉛直方向に直交する平面である水平面に含まれる方向に設定されており、Ｙ軸は、＋Ｙ方向側が水平面に対して所定の角度θ分だけ鉛直方向下側に向けて傾斜して設定されており、これに伴い、Ｚ軸は、鉛直方向に対して所定の角度θ分だけ傾斜して設定されている。また、図３は、被加工物２００に貼着された粘着テープ２１０及び装着された環状フレーム２１１を省略している。

加工装置１００は、被加工物２００を切削する装置である。実施形態１において、加工装置１００が切削する被加工物２００は、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハなどのウェーハである。被加工物２００は、平坦な表面２０１の格子状に形成される複数の分割予定ライン２０２によって区画された領域にデバイス２０３が形成されている。被加工物２００は、表面２０１の裏側の裏面２０４に粘着テープ２１０が貼着され、粘着テープ２１０の外縁部に環状フレーム２１１が装着されている。また、本発明では、被加工物２００は、樹脂により封止されたデバイスを複数有した矩形状のパッケージ基板、セラミックス板、又はガラス板等でも良い。

加工装置１００は、図１に示すように、被加工物２００を吸引保持する保持面１１を有し、保持面１１を回転駆動源により軸心回りに回転可能な保持テーブル１０と、保持テーブル１０に保持された被加工物２００を切削加工する切削ユニット２０と、保持テーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動ユニット１２０と、切削ユニット２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動ユニット１３０と、切削ユニット２０をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動ユニット１４０とを備える。また、加工装置１００は、切削後の被加工物２００を洗浄する洗浄ユニット１５０と、切削前後の被加工物２００を収容するカセット１６０と、被加工物２００をカセット１６０と保持テーブル１０と洗浄ユニット１５０との間で搬送する図示しない搬送ユニットと、各構成要素を制御するコンピュータである制御ユニット１７０とを備える。

加工装置１００は、搬送ユニットがカセット１６０内から被加工物２００を１枚取り出して保持テーブル１０の保持面１１に載置する。加工装置１００は、保持テーブル１０の保持面１１に被加工物２００を吸引保持して、切削ユニット２０から被加工物２００に切削水を供給しながら、Ｘ軸移動ユニット１２０、回転駆動源、Ｙ軸移動ユニット１３０及びＺ軸移動ユニット１４０により保持テーブル１０と切削ユニット２０とを分割予定ライン２０２に沿って相対的に移動させて、切削ユニット２０で被加工物２００の分割予定ライン２０２を切削する。加工装置１００は、被加工物２００の全ての分割予定ライン２０２を切削すると、被加工物２００を洗浄ユニット１５０で洗浄した後にカセット１６０内に収容する。

加工装置１００の保持テーブル１０は、図１及び図３に示すように、上面に平坦な保持面１１を形成する吸着部１２と、吸着部１２を上面中央部の窪み部に嵌め込んで固定する枠体１３とを備える。吸着部１２は、多数のポーラス孔を備えたポーラスセラミックス等から構成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、保持面１１全体で、被加工物２００を吸引保持する。

加工装置１００の切削ユニット２０は、図２及び図３に示すように、筒状に形成されかつＹ軸移動ユニット１３０及びＺ軸移動ユニット１４０によりＹ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に設けられたスピンドルハウジング２１と、スピンドルハウジング２１内にＹ軸方向と平行な軸心回りに回転自在に設けられたスピンドル２２とを備える。また、切削ユニット２０は、図１及び図３に示すように、スピンドル２２の－Ｙ方向側の先端に固定されるマウント２３と、前方側である－Ｙ方向側からマウント２３に装着されて固定される切削ブレード２４と、ブレードカバー２５と、を備える。

スピンドル２２は、スピンドルハウジング２１に回転可能に支持されている。スピンドル２２の先端は、スピンドルハウジング２１の一端部から外部に突出している。スピンドル２２の基端部には、スピンドル２２を回転させるための不図示のモータが連結されている。スピンドル２２の先端は、図２に示すように、先端に向かうにしたがって徐々に外径が縮小するようにテーパ状に形成されている。スピンドル２２は、先端を露出させた状態でスピンドルハウジング２１内にＹ軸方向に沿った軸心回りに回転自在に収容されている。スピンドル２２は、マウント２３及び切削ブレード２４の回転軸となる。

マウント２３は、図２に示すように、前後方向に伸長する円柱状のボス部２３－１と、ボス部２３－１の後方側である＋Ｙ方向側からボス部２３－１の径方向外向きに突出して一体的に形成された円板状のフランジ部２３－２と、フランジ部２３－２の後方側に突出して一体的に形成された円筒部２３－３と、を備える。マウント２３は、ボス部２３－１と、フランジ部２３－２と、円筒部２３－３とが、それぞれの中心軸が互いに重なり、Ｙ軸方向を向いて配されている。

マウント２３は、ボス部２３－１、フランジ部２３－２及び円筒部２３－３に渡って、内側に装着穴２３－４が形成されている。装着穴２３－４は、基端側が、先端に向かうにしたがって徐々に内径が縮小するようにテーパ状に形成されており、スピンドル２２の先端の外周に隙間なく嵌め合わせされる。マウント２３は、不図示のワッシャーを介して不図示のねじを装着穴２３－４に挿入して、スピンドル２２の先端に形成されたねじ穴２２－１に螺合して締め付けることにより、スピンドル２２の先端に固定される。

装着穴２３－４の軸方向の長さは、ボス部２３－１、フランジ部２３－２及び円筒部２３－３の各部分の軸方向の長さと等しく、スピンドル２２のスピンドルハウジング２１の一端部から外部に突出している突出部の軸方向の長さより、不図示のワッシャー及び不図示のねじで固定するために必要な所定の長さ分だけ長い。このため、円筒部２３－３の軸方向の長さは、ボス部２３－１、フランジ部２３－２及びスピンドル２２の突出部の各部分の軸方向の長さに応じて形成される。マウント２３は、実施形態１では、円筒部２３－３を有する形態であるが、本発明ではこれに限定されず、例えば円筒部２３－３の軸方向の長さが０であることが好ましい場合等には、省略された形態であってもよい。

ボス部２３－１は、切削ブレード２４の基台２４－１の裏面３４側が装着される。ボス部２３－１は、具体的には、図２に示すように、切削ブレード２４の基台２４－１の挿入穴２４－３に裏面３４側から挿入されて、外周側で、切削ブレード２４の基台２４－１を挿入穴２４－３の内周側から支持する。

ボス部２３－１の軸方向の長さは、挿入穴２４－３に挿入されて装着された切削ブレード２４の基台２４－１の先端側に突出してブレードカバー２５の後方側の面に接触しない長さであることが好ましく、この場合、ブレードカバー２５で切削ブレード２４の前方側を好適に覆うことができる。

フランジ部２３－２は、前方側に向いた面の径方向外側に形成された環状の支持面３３－１と、前方側に向いた面の径方向内側に、ボス部２３－１の外周を囲繞して形成された環状凹部３３－２と、を有する。環状の支持面３３－１は、環状凹部３３－２の外周を囲繞して形成されている。環状凹部３３－２は、環状の支持面３３－１よりも＋Ｙ方向に凹んで形成されている。なお、フランジ部２３－２は、実施形態１では環状の支持面３３－１と環状凹部３３－２とを有する形態であるが、本発明はこれに限定されず、支持面３３－１を有していればどのような形状であってもよく、例えば、前方側に向いた面の全面が支持面３３－１を形成していてもよい。

フランジ部２３－２の前方側に向いた面、すなわち環状の支持面３３－１及び環状凹部３３－２は、切削ブレード２４がボス部２３－１に装着された際の装着された切削ブレード２４の基台２４－１の後方側に向いた面である裏面３４と対向する。

切削ブレード２４は、マウント２３を介してスピンドル２２の先端に固定されて、回転軸となるスピンドル２２により回転されることで被加工物２００を切削する。切削ブレード２４は、実施形態１では所謂ハブブレードであり、図２に示すように、アルミニウム合金などの金属から構成され、かつ、中央に挿入穴２４－３を有し環状に形成された円盤状の基台２４－１と、基台２４－１の外周縁に設けられ、基台２４－１の外周から突出する環状の切り刃２４－２とを有している。

挿入穴２４－３は、切削ブレード２４をマウント２３に固定するための穴であり、マウント２３のボス部２３－１に挿入される穴である。切り刃２４－２は、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒と、金属や樹脂等のボンド材（結合材）とからなり所定厚みに形成されている。切り刃２４－２は、図２に示すように、基台２４－１の平坦な一方の側面の外周縁に固定されて、基台２４－１の外縁より外周方向に突出している。

ブレードカバー２５は、図１に示すように、スピンドルハウジング２１に固定され、切削ブレード２４の上方及びＸ軸方向の少なくとも一方側を覆って、下端に装着された切削水ノズルにより、切削加工中に加工液である切削水を切削ブレード２４及び被加工物２００に供給するものである。

スピンドル２２の回転軸は、図２及び図３に示すように、水平面に対して所定の角度θ分だけ傾斜しており、この傾斜は、スピンドル２２の先端（－Ｙ方向）側が後方（＋Ｙ方向）側より高くなる仰角に形成されている。このため、切削ブレード２４は、自重によりマウント２３に押し付けられることにより、マウント２３に保持され、固定される。

保持テーブル１０の吸着部１２及び枠体１３は、図３に示すように、水平面に対して、スピンドル２２の回転軸と同じ方向に、同じ角度θ分だけ傾斜して設置されている。これにより、保持テーブル１０の保持面１１は、図３に示すように、水平面に対して、スピンドル２２の回転軸と同じ方向に、同じ角度θ分だけ傾斜している。このため、保持面１１と切削ブレード２４による切削方向の面である切削面との間で形成される角度は、従来のスピンドル及び保持テーブルの保持面に傾斜が設けられていない加工装置と同様となるので、実施形態１に係る加工装置１００は、スピンドル２２の回転軸及び保持テーブル１０の保持面１１に設けた傾斜にかかわらず、従来の加工装置と変わらない仕様及び品質で被加工物２００を切削加工することができる。

ここで、スピンドル２２の回転軸及び保持テーブル１０の保持面１１の傾斜角である所定の角度θは、有意の角度であればどのような角度であってもよいが、０．１度以上３度以下であることが好ましく、０．１度以上１度以下であることがより好ましく、これらの場合、安定して切削ブレード２４を自重によりマウント２３に押し付けることができるとともに、切削加工への影響がほぼ無視できる程度に低減することができる。

実施形態１に係る加工装置１００は、以上のような構成を有するので、スピンドル２２の回転軸と保持テーブル１０の保持面１１は同じ方向に同じ角度（所定の角度θ）分傾斜しており、傾斜はスピンドル２２の先端が後方より高くなる仰角に形成され、切削ブレード２４が自重によりマウント２３に保持されるため、切削ブレード２４をマウント２３に固定する際にナットを必要としない。このため、実施形態１に係る加工装置１００は、ナットを所定のトルクで締めつけるという面倒な作業を要することなく、容易に切削ブレード２４を装着し固定することができ、切削ブレード２４の交換作業を単純化することができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る加工装置１００－２を図面に基づいて説明する。図４は、実施形態２に係る加工装置１００－２の要部を示す断面図である。図４は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。図４は、図３と同様に、被加工物２００に貼着された粘着テープ２１０及び装着された環状フレーム２１１を省略している。

実施形態２に係る加工装置１００－２は、実施形態１において、保持テーブル１０を保持テーブル１０－２に変更したものである。保持テーブル１０－２は、保持テーブル１０において、吸着部１２を吸着部１２－２に変更したものである。実施形態２に係る加工装置１００－２は、これらの変更に伴い、保持テーブル１０－２と切削ユニット２０とを相対移動させるＸ軸移動ユニット１２０、Ｙ軸移動ユニット１３０、Ｚ軸移動ユニット１４０及び不図示の回転駆動源がいずれも傾斜して設置されず、水平方向と鉛直方向とに従って設置されたものとなる。

保持テーブル１０－２は、図４に示すように、吸着部１２と同質の材料で形成された吸着部１２－２と、枠体１３とを備える。枠体１３は、実施形態２では、水平面に平行に設置されている。吸着部１２－２は、吸着部１２の形状を変更したものであり、下面が水平面に平行に形成され、保持面１１を形成する上面が、水平面に対して、スピンドル２２の回転軸と同じ方向に、同じ角度θ分だけ傾斜して形成されたものである。すなわち、吸着部１２－２は、円柱状のポーラスセラミックス等の材料を、上面側において角度θ分だけ傾斜した斜面で切断して形成される形状を有する。これにより、保持テーブル１０－２の保持面１１は、図４に示すように、水平面に対して、スピンドル２２の回転軸と同じ方向に、同じ角度θ分だけ傾斜している。

実施形態２に係る加工装置１００－２は、以上のような構成を有するので、スピンドル２２の回転軸と保持テーブル１０－２の保持面１１は同じ方向に同じ角度（所定の角度θ）分傾斜しており、傾斜はスピンドル２２の先端が後方より高くなる仰角に形成され、切削ブレード２４が自重によりマウント２３に保持されるため、実施形態１に係る加工装置１００と同様の作用効果を奏するものとなる。

また、実施形態２に係る加工装置１００－２は、吸着部１２－２の上面に斜面を形成することで所定の角度θ分だけ傾斜した保持面１１を形成しているので、保持テーブル１０－２と切削ユニット２０とを相対移動させるＸ軸移動ユニット１２０、Ｙ軸移動ユニット１３０、Ｚ軸移動ユニット１４０及び不図示の回転駆動源や、加工装置１００－２の装置本体等を傾斜して設置する必要がなく、従来と同様に水平方向と鉛直方向とに従って設置することができるという作用効果を奏する。

〔変形例〕
本発明の実施形態１及び実施形態２の変形例に係る加工装置１００，１００－２を図面に基づいて説明する。図５は、実施形態１及び実施形態２の変形例に係る加工装置１００，１００－２における切削ユニット４０の一部の構成例を示す分解斜視図である。図５は、実施形態１及び実施形態２と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態１及び実施形態２の変形例に係る加工装置１００，１００－２は、実施形態１及び実施形態２のそれぞれにおいて、切削ユニット２０を切削ユニット４０に変更したものである。切削ユニット４０は、切削ユニット２０において、マウント２３及び切削ブレード２４をマウント４３及び切削ブレード４４に変更したものである。

マウント４３は、図５に示すように、ボス部４３－１と、フランジ部４３－２と、円筒部４３－３と、を備え、内側に装着穴４３－４が形成されている。ボス部４３－１、フランジ部４３－２、円筒部４３－３及び装着穴４３－４の各形状は、実施形態１及び実施形態２に係るマウント２３のボス部２３－１、フランジ部２３－２、円筒部２３－３及び装着穴２３－４に対して、装着される切削ブレード４４の形状に合わせて変更されているが、その機能面では同様である。

フランジ部４３－２は、前方側に向いた面の全面に環状の支持面５３を有する。フランジ部４３－２の前方側に向いた面、すなわち環状の支持面５３は、切削ブレード４４がボス部４３－１に装着された際の装着された切削ブレード４４の後方側に向いた面である裏面５４と対向する。

切削ブレード４４は、マウント４３を介してスピンドル２２の先端に固定されて、回転軸となるスピンドル２２により回転されることで被加工物２００を切削する。切削ブレード４４は、変形例では所謂ハブレスブレードであり、図５に示すように、円盤状（円環状）であり、中央に切削ブレード４４をマウント４３に固定するための孔である挿入穴４４－３を有している。切削ブレード４４は、実施形態１及び実施形態２に係る切削ブレード２４の切り刃２４－２と同様の材料で同様の所定厚みに形成されている。

スピンドル２２の回転軸は、実施形態１及び実施形態２と同様の傾斜を有するので、切削ブレード４４は、自重によりマウント４３に押し付けられることにより、マウント４３に保持され、固定される。

実施形態１及び実施形態２の変形例に係る加工装置１００，１００－２は、以上のような構成を有するので、スピンドル２２の回転軸と保持テーブル１０，１０－２の保持面１１は同じ方向に同じ角度（所定の角度θ）分傾斜しており、傾斜はスピンドル２２の先端が後方より高くなる仰角に形成され、切削ブレード４４が自重によりマウント４３に保持されるため、実施形態１及び実施形態２に係る加工装置１００，１００－２と同様の作用効果を奏するものとなる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１０，１０－２ 保持テーブル
１１ 保持面
１２，１２－２ 吸着部
１３ 枠体
２０，４０ 切削ユニット
２１ スピンドルハウジング
２２ スピンドル
２３，４３ マウント
２３－１，４３－１ ボス部
２３－２，４３－２ フランジ部
２３－３，４３－３ 円筒部
２３－４，４３－４ 装着穴
２４，４４ 切削ブレード
２４－１ 基台
２４－２ 切り刃
２４－３，４４－３ 挿入穴
３３－１，５３ 支持面
３３－２ 環状凹部
３４，５４ 裏面
１００，１００－２ 加工装置

Claims (1)

1. 加工装置であって、
   被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、
   スピンドルの先端に固定され切削ブレードを保持するマウントと、を備え、
   該マウントは、
   前後方向に伸長する円柱状のボス部と、
   該ボス部の後方から径方向外向きに突出し、切削ブレードを支持する支持面と、を含み、
   該切削ブレードは、該ボス部が挿入される挿入穴を中央に有し、
   該スピンドルの回転軸と該保持テーブルの該保持面は同じ方向に同じ角度分傾斜しており、傾斜は該スピンドルの先端が後方より高くなる仰角に形成され、該切削ブレードが自重により該マウントに保持されることを特徴とする、加工装置。

Images