JP7446067B2 - フランジ機構 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードを挟持してスピンドルの先端に装着するフランジ機構に関するものである。

従来、特許文献１に開示されるように、一対のフランジでブレードを挟持して切削装置のスピンドルにブレードを装着する構成は知られている。

具体的には、スピンドル側に固定される固定フランジのボス部に雄ネジが形成され、ボス部がブレードと、前側フランジに挿入された状態において、固定ナットの雌ネジをボス部の雄ネジに締結することで、固定フランジと前側フランジの間でブレードを挟持固定させる構成とするものである。

特開２０１５－８５４６６号

特許文献１に開示されるような切削装置においては、被加工物の切削により発生した切削屑が混入した切削水は汚水となり、この汚水が切削ブレードの回転に伴って切削ブレードに連れ周り、固定ナット、フランジ、切削ブレードに付着する。

そして、固定ナットと固定フランジの螺合部に汚水が浸入し、その後水分が乾燥すると、切削屑が螺合部のネジの間に固着してコンタミが生じ、固定ナットが後側フランジから取り外せなくなることが懸念される。

本発明は、以上の問題に鑑み、切削屑がコンタミとして螺合部に浸入して固着し、切削ブレードを固定する固定具が取り外せなくなるおそれを防ぐフランジ機構を提供するものである。

本発明の一態様によれば、
中央に挿通孔が形成された切削ブレードを挟持してスピンドルの先端に装着するフランジ機構であって、
該切削ブレードの該挿通孔に挿通され先端に雄ネジが形成されたボス部と、
該ボス部の後端部から径方向に突出し前面に該切削ブレードが当接する当接面を有したフランジ部と、
を備えた後側フランジと、
該ボス部の該雄ネジに螺合する雌ネジを内周に有したネジ穴が形成され、該後側フランジに対して該切削ブレードを固定する固定具と、
を備え、
該固定具の該ネジ穴は止まり穴である、フランジ機構とするものである。

また、該ボス部が挿入される挿通孔が中央に形成され該切削ブレードが当接する前側当接面を有し、該後側フランジとともに該切削ブレードを挟持する前側フランジを更に備えた、こととするものである。

本発明の構成によれば、後側フランジに対して切削ブレードを固定する固定具は、後側フランジのボス部の雄ネジに螺合する雌ネジを内周に有するネジ穴が形成され、ネジ穴は止まり穴であるので、ネジ穴が貫通孔とはならない。これにより、雌ネジと雄ネジ間に汚水が浸入し難く、固定具が後側フランジに固着してしまう不具合を回避することができる。

実施形態に係る切削装置の構成例を示す斜視図である。 第一の実施形態に係るフランジ機構の構成例を示す断面図である。 第一の実施形態に係るフランジ機構の構成例を示す分解斜視図である。 第一の実施形態に係るフランジ機構の構成例を示す分解断面図である。 第二の実施形態に係るフランジ機構の構成例を示す断面図である。 第二の実施形態に係るフランジ機構の構成例を示す分解斜視図である。 第二の実施形態に係るフランジ機構の構成例を示す分解断面図である。 実施形態に係る着脱治具を示す斜視図である。 実施形態に係る着脱治具の使用態様を示す斜視図である 実施形態に係るフランジ機構を備えた切削装置の切削手段による被加工物の切削加工状況を示す模式図である。

以下適宜図を参照し、本願発明の一実施形態について説明する。
図１に示す切削装置１は、図３に示すフランジ機構３０が挟持して固定する切削ブレード２０により、被加工物を切削する加工装置である。

図１に示すように、切削装置１は、チャックテーブル２と、移動手段３と、撮像手段４と、切削手段５と、を含んで構成されている。被加工物は、特に限定されないが、例えば、板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ、板状の無機材料基板、板状の延性材料等、板状の各種加工材料である。本実施形態では、被加工物の表面に互いに直交する分割予定ラインが複数形成されている場合について説明する。

チャックテーブル２は、被加工物を吸引保持するものである。チャックテーブル２は、円盤状に形成されており、上面が水平方向に平行となる平面に形成されている。チャックテーブル２は、ポーラスセラミックで構成されており、図示しない真空吸引源に接続されている。

移動手段３は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向において、チャックテーブル２と切削手段５とを相対移動させるものである。移動手段３は、Ｘ軸移動手段３ａと、Ｙ軸移動手段３ｂと、Ｚ軸移動手段３ｃと、を含んで構成されている。Ｘ軸移動手段３ａは、チャックテーブル２を本体部６に対してＸ軸方向（切削送り方向に相当）に相対移動可能に支持している。Ｙ軸移動手段３ｂは、切削手段５を本体部６に対してＹ軸方向（割り出し送り方向に相当）に相対移動可能に支持している。Ｚ軸移動手段３ｃは、切削手段５を本体部６に対してＺ軸方向（切り込み送り方向に相当）に相対移動可能に支持している。各移動手段３ａ～３ｃは、例えば、モータ、ボールネジ、ナット等から構成されている。

撮像手段４は、切削手段５を被加工物の分割予定ライン（ストリート）に対してアライメント調整するために、ストリートを切削加工前に撮像するものである。撮像手段４は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いたカメラ等である。

切削手段５は、被加工物に対して切削加工を施すものである。切削手段５は、図３に示すように、回転駆動手段１０と、切削ブレード２０と、フランジ機構３０と、後側フランジ固定手段４０と、を含んで構成されている。

回転駆動手段１０は、切削ブレード２０を高速で回転駆動させるものである。回転駆動手段１０は、スピンドル１１と、スピンドルハウジング１２と、図示しないモータと、を備えている。スピンドル１１は、その先端に着脱可能にフランジ機構３０を固定するものであり、スピンドルハウジング１２に対して回転可能に支持されている。

図３および図４に示すように、スピンドル１１は、その先端に後側フランジ固定手段４０と螺合する雌ネジ１１ｂが形成されたネジ穴１１ａを有している。スピンドルハウジング１２は、筒状に形成されており、ラジアルエアベアリングおよびスラストエアベアリングにより、内挿されたスピンドル１１を回転可能に支持する。

次に、フランジ機構の第一の実施形態について、図２～図４に基づいて説明する。なお、説明の便宜のため、図２の紙面における左側を前側、右側を後側、上側を上、下側を下とする。

図２乃至図４に示すように、ハブブレード２２は、円盤状のハブ基台２１の外周部に、板状物を切削するための切削ブレード２０を一体的に設けて構成されるものである。切削ブレード２０は、環状の板状部材に切削砥石を備えて構成されるものであり、例えば、いわゆるメタルボンドブレード、レジンボンドブレード、ビドボンドブレード等である。

図４に示すように、切削ブレード２０とハブ基台２１には、それぞれ挿通孔２０１，２１１が同心上に形成されている。各挿通孔２０１，２１１の内周２０１ａ，２１１ａは、ボス部３１１のブレード装着部３１１ａが挿入可能な内径にて構成される。

図２及び図３に示すように、フランジ機構３０の後側フランジ３１は、スピンドル１１の先端にハブブレード２２を着脱可能に挟持して固定するものである。フランジ機構３０は、後側フランジ３１の他に、後側フランジ固定手段４０と、固定具５０と、を含んで構成される。

図２及び図４に示すように、後側フランジ３１は、全体として略円盤状に構成され、ボス部３１１と、スピンドル装着部３１２と、フランジ部３１３と、を含んで構成される。

図４に示すように、ボス部３１１は、フランジ部３１３から軸方向前側に突出して円筒状に形成されており、外周にはブレード装着部３１１ａと、雄ネジ３１１ｂが形成されている。ブレード装着部３１１ａは、ハブブレード２２の挿通孔２１１の内周面２１１ａを支持する。雄ネジ３１１ｂは、ボス部３１１の軸方向先端部に形成されており、固定具５０の雌ネジ５２１ａと螺合する。雄ネジ３１１ｂの外周は、ブレード装着部３１１ａの外周よりも小径に形成される。

図４に示すように、スピンドル装着部３１２は、後側フランジ３１の軸方向において、ボス部３１１の反対側に形成される。スピンドル装着部３１２には、スピンドル嵌合孔３１２ａが同軸上に形成され、スピンドル嵌合孔３１２ａがスピンドル１１に嵌合される。

図４に示すように、フランジ部３１３は、ボス部３１１とスピンドル装着部３１２の間の位置に形成されており、フランジ部３１３の外周部の縁部には、切削ブレード２０の後面２０１ａと当接する当接面３１３ａが前側に突出するように形成される。

図４に示すように、ボス部３１１の先端側には、スピンドル嵌合孔３１２ａよりも内径を大きくした大径孔部３１４が形設され、後側フランジ固定手段４０のボルト頭部４２を収めつつ、ボルト頭部４２が大径孔部３１４の境界面３１４ａに当接されように構成される。

図４に示すように、後側フランジ固定手段４０は、後側フランジ３１をスピンドル１１の先端に着脱可能に固定するものである。後側フランジ固定手段４０は、ボルト状に構成され、そのボルト頭部４２は、ボス部３１１の大径孔部３１４に挿入可能な大きさに形成され、境界面３１４ａに当接すべく構成される。後側フランジ固定手段４０の雄ネジ４１が、スピンドル１１の雌ネジ１１ｂと螺合されるとともに、ボルト頭部４２が境界面３１４ａを押圧することにより、後側フランジ３１がスピンドル１１に固定される。ボルト頭部４２には、六角棒スパナ等の工具が差し込まれる六角穴４２ａが形成される。

図４に示すように、ハブブレード２２には、ハブ基台２１を補強するためにリブ部２１２が設けられている。リブ部２１２は、ハブブレード２２の切削ブレード２０とは反対側に挿通孔２１１の周囲に環状に後方に突出して形成され、リブ部２１２の前面２１２ａに対し、固定具５０の後面５０ａが当接可能に構成される。これにより、固定具５０をボス部３１１の雄ネジ３１１ｂに締結した際に、前面２１２ａと後面５０ａ同士が圧着されるように構成される。

図４に示すように、固定具５０は、ハブブレード２２を後側フランジ３１に着脱可能に固定するものである。固定具５０は円盤状の部材に構成され、固定具５０の厚み方向にネジ穴５２１が同軸上に構成され、ネジ穴５２１の前側が蓋部５１により閉鎖される。ネジ穴５２１には、後側フランジ３１のボス部３１１の雄ネジ３１１ｂに螺合する雌ネジ５２１ａが形成される。このような構成により、ネジ穴５２１は、一方が蓋部５１により閉鎖され、他方が開放される、所謂「止まり穴」として構成される。

図３及び図４に示すように、固定具５０の蓋部５１の表面には、後述する着脱治具６０（図９）と係合させるための係合穴５１１が複数箇所（本実施例では４箇所）に形設されており、固定具５０を回転させることで、後側フランジ３１に対する着脱が行えるようになっている。

以上の構成とし、図３に示すように、スピンドル１１に後側フランジ３１を挿着し、後側フランジ固定手段４０にて両者を固定する。次いで後側フランジ３１にハブブレード２２を装着し、固定具５０にて固定する。以上のようにして、図２に示す状態が実現される。

次に、フランジ機構の第二の実施形態について、図５～７に基づいて第一の実施形態と異なる点について説明する。

図５乃至図７に示すように、第二の実施形態は、切削ブレード２０と前側フランジ３２が別体で構成されるものであり、この点において、切削ブレード２０とハブ基台２１を一体構成とする第一の実施形態のハブブレード２２と相違するものである。

図５乃至図７に示すように、第二の実施形態ではフランジ機構３０は、後側フランジ３１と、前側フランジ３２と、後側フランジ固定手段４０と、固定具５０と、を含んで構成されている。

図７に示すように、前側フランジ３２は、後側フランジ３１との間で切削ブレード２０を挟持するものである。前側フランジ３２は、環状の円板状に構成され、挿入孔３２１と、フランジ部３２２と、リブ部３２４と、を備えている。

図７に示すように、前側フランジ３２の挿入孔３２１は、フランジ部３２２と同軸状に貫通して構成され、挿入孔３２１の内周３２１ａは、ボス部３１１のブレード装着部３１１ａの外周に対応する大きさの内径を有する。

図７に示すように、前側フランジ３２のフランジ部３２２の外周部の縁部には、後側に突出するように当接面３２２ａが形成される。この前側フランジ３２の当接面３２２ａは、後側フランジ３１の当接面３１３ａに対向するように設けられる。前側フランジ３２の当接面３２２ａは、切削ブレード２０の前面２０１ｂに当接し、後側フランジ３１の当接面３１３ａは、切削ブレード２０の後面２０１ａに当接するものであり、両当接面３２２ａ，３１３ａの間に切削ブレード２０が挟持されるようになっている。

図７に示すように、前側フランジ３２のリブ部３２４の前面３２４ａに対し、固定具５０の後面５０ａが当接されるようになっており、固定具５０をボス部３１１の雄ネジ３１１ｂに締結した際に、前面３２４ａと後面５０ａ同士が圧着されるように構成される。

以上の構成とし、図６に示すように、スピンドル１１に後側フランジ３１を挿着し、後側フランジ固定手段４０にて両者を固定する。次いで後側フランジ３１に対し、切削ブレード２０、前側フランジ３２の順に装着し、固定具５０を後側フランジ３１に締結することで、後側フランジ３１と前側フランジ３２の間に切削ブレード２０が挟持された状態で固定される。以上のようにして図５に示す状態が実現される。

次に、切削装置１における切削ブレード２０の着脱作業について説明する。
図８は、固定具５０の着脱に用いる着脱治具６０を示す。また、図９は、トルクドライバ７０を用いた着脱治具６０の使用態様を示す。

図８及び図９に示すように、着脱治具６０は、全体が円柱形状にて構成され、前端部には固定具５０の蓋部５１に相対する底面を有する円形凹部６１が形成され、円形凹部６１の内周部には周方向に等間隔離隔して４個の把持爪６２が配置されている。把持爪６２は半径方向に弾性変形可能であり、円形凹部６１に固定具５０が挿入されると圧縮し、固定具５０の蓋部５１の外周を把持する。

図８及び図９に示すように、円形凹部６１の底面には、ばね等の弾性部材によって底面から突没自在な係合ピン６４が４箇所配置されている。係合ピン６４は、固定具５０の蓋部５１に設けられた係合穴５１１に挿入され、係合可能な形状に構成される。なお、底面に設けられる係合ピンは円形凹部６１の底面に固定的に設けられる構成としてもよい。

図９に示すように、着脱治具６０の円形凹部６１の底面中心には、トルクドライバ７０を差込むための貫通孔６３が形成されている。貫通孔６３には図示せぬ六角形の係合部が係合されており、これに対応するように、トルクドライバ７０の先端部には、断面六角形状の係合部７１が形成されている。また、トルクドライバ７０の後端部側には、回転作業に用いるハンドル７２が設けられている。

以上のように構成した着脱治具６０、及び、トルクドライバ７０を用いて固定具５０の締結を行う。以下では、図２乃至図４に示す第一の実施形態について説明するが、図５乃至図７に示す第二の実施形態についても同様である。

まず、図３及び図４に示すように、スピンドル１１に後側フランジ３１を挿着し、後側フランジ固定手段４０にて両者を固定する。この後側フランジ固定手段４０を固定する際にも、トルクドライバ７０（図９）が用いられることとしてもよい。

次いで、図４に示すように、後側フランジ３１のボス部３１１にハブブレード２２を装着し、後側フランジ３１の当接面３１３ａに対し、切削ブレード２０の後面２０１ａを当接させた状態とする。

次いで、図４に示すように、後側フランジのボス部３１１に形設された雄ネジ３１１ｂに対し、固定具５０の雌ネジ５２１ａを螺合させて仮締めした後、図９に示すように、着脱治具６０の円形凹部６１に固定具５０の蓋部５１を相対させて挿入し、係合ピン６４を係合穴５１１に挿入して、着脱治具６０と固定具５０を一体化させる。

次いで、図９に示すように、トルクドライバ７０の先端の係合部７１を着脱治具６０の貫通孔６３に挿入し、ハンドル７２に回転力を付与して回転することで、所定のトルクで固定具５０を締め付けて固定することができる。固定具５０の締め付後は、着脱治具６０が取り外される。

図２に示すように、固定具５０の取り付けが完了すると、固定具５０の後面５０ａと、ハブブレード２２（ハブ基台２１）の前面２１２ａ同士が圧着され、固定具５０とハブブレード２２の境界Ｓが閉じられて密閉状態が形成される。

以上のようにして固定具５０の固定を完了し、図１０に示すような切削加工が行われる。
切削加工時には、切削ブレード２０を高速回転させて、チャックテーブル２に保持されたウェーハ７の切削加工が行われる。この際、切削ブレード２０の下部及び加工点に向けて切削液が連続供給され、切削ブレード２０及びウェーハ７の冷却が行われる。

この切削により生じた切削屑は切削液に混入し、汚水が生じるが、固定具５０には蓋部５１が設けられネジ穴５２１（図２）は止まり穴で構成されるため、ネジ穴５２１への汚水の浸入が防止される。

また、図２に示すように、境界Ｓが閉じられて密閉状態が形成されるため、当該境界Ｓを通じてネジ穴５２１に汚水が浸入してしまうことも防止される。

以上のように、切削屑が混入した汚水がネジ穴５２１に浸入し、雌ネジ５２１ａと雄ネジ３１１ｂの螺合部に浸入してしまうことが防止され、切削屑や汚水がコンタミとして螺合部に残留、固着し、固定具５０が外し難くなるといった不具合の発生を防止できる。

以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、図２乃至図７に示すように、
中央に挿通孔２０１が形成された切削ブレード２０を挟持してスピンドル１１の先端に装着するフランジ機構３０であって、
切削ブレード２０の挿通孔２０１に挿通され先端に雄ネジ３１１ｂが形成されたボス部３１１と、
ボス部３１１の後端部から径方向に突出し前面に切削ブレード２０が当接する当接面３１３ａを有したフランジ部３１３と、
を備えた後側フランジ３１と、
ボス部３１１の雄ネジ３１１ｂに螺合する雌ネジ５２１ａを内周に有したネジ穴５２１が形成され、後側フランジ３１に対して切削ブレード２０を固定する固定具５０と、
を備え、
固定具５０のネジ穴５２１は止まり穴である、フランジ機構３０とするものである。

これにより、雄ネジ３１１ｂと雌ネジ５２１ａの螺合部に切削屑がコンタミとして浸入し、切削ブレード２０を固定する固定具５０が後側フランジ３１から取り外せなくなることを防止できる。

また、図５乃至図７に示すように、
ボス部が挿入される挿通孔２０１が中央に形成され該切削ブレード２０が当接する前側当接面３２２ａを有し、後側フランジ３１とともに切削ブレード２０を挟持する前側フランジ３２を更に備えた、
フランジ機構３０とするものである。

このように、切削ブレード２０と前側フランジ３２が別体で構成される構成においても、本願発明を適用できる。

１０ 回転駆動手段
１１ スピンドル
１１ａ ネジ穴
１１ｂ 雌ネジ
１２ スピンドルハウジング
２０ 切削ブレード
２１ ハブ基台
２２ ハブブレード
３０ フランジ機構
３１ 後側フランジ
３２ 前側フランジ
４０ 後側フランジ固定手段
４１ 雄ネジ
５０ 固定具
５１ 蓋部
６０ 着脱治具
７０ トルクドライバ
３１１ ボス部
３１１ｂ 雄ネジ
５１１ 係合穴
５２１ ネジ穴
５２１ａ 雌ネジ
S 境界

Claims (2)

1. 中央に挿通孔が形成されたハブブレードを挟持してスピンドルの先端に装着するフランジ機構であって、
   該ハブブレードの該挿通孔に挿通され先端に雄ネジが形成されたボス部と、
   該ボス部の後端部から径方向に突出し前面に該ハブブレードが当接する当接面を有したフランジ部と、
   を備えた後側フランジと、
   該ボス部の該雄ネジに螺合する雌ネジを内周に有したネジ穴が形成され、該後側フランジとの間で該ハブブレードを挟持して固定するための固定具と、
   を備え、該固定具の該ネジ穴は止まり穴であり、
   該ハブブレードは、円盤状のハブ基台の外周部に、板状物を切削するための切削ブレードを一体的に設けて構成されるものであり、
   該ハブ基台の前面と、該固定具の後面とが圧着され、該ハブブレードと該固定具の境界が閉じられて密閉状態が形成される、フランジ機構。
2. 中央に挿通孔が形成された切削ブレードを挟持してスピンドルの先端に装着するフランジ機構であって、
   該切削ブレードの該挿通孔に挿通され先端に雄ネジが形成されたボス部と、
   該ボス部の後端部から径方向に突出し前面に該切削ブレードが当接する当接面を有したフランジ部と、
   を備えた後側フランジと、
   該ボス部が挿入される挿通孔が中央に形成され該切削ブレードの前面が当接する前側当接面を有し、該後側フランジの当接面とともに該切削ブレードを挟持する前側フランジと、
   該ボス部の該雄ネジに螺合する雌ネジを内周に有したネジ穴が形成され、該後側フランジとの間で該切削ブレードと前側フランジとを挟持して固定するための固定具と、
   を備え、該固定具の該ネジ穴は止まり穴であり、
   該前側フランジの前面と、該固定具の後面とが圧着され、該前側フランジと該固定具の境界が閉じられて密閉状態が形成される、フランジ機構。