切削装置的制作方法

文档序号:26098210发布日期:2021-07-30 18:08阅读:85来源:国知局
切削装置的制作方法

本发明涉及具有监视单元的切削装置,该监视单元监视对卡盘工作台所保持的被加工物进行切削的切削刃。



背景技术:

通过具有切削刀具的切削装置将由交叉的多条分割预定线划分而在正面上形成有ic、lsi等多个器件的晶片分割成各个器件芯片,分割得到的器件芯片用于移动电话、个人计算机等电子设备。

另外,本申请人提出了一种切削装置,该切削装置具有对在切削刀具的外周呈环状形成的切削刃的状态进行监视的刀具检测单元(参照专利文献1),能够使用该刀具检测单元来检测切削刀具的切削刃的状态,从而得知切削刀具的更换时期。

专利文献1:日本特开2007-042855号公报

但是,在专利文献1所公开的技术中,由于采用隔着切削刃配置发光元件和照相机并利用从发光元件照射的光来监视切削刃的轮廓的结构,因此无法检测切削屑是否附着于切削刃的侧面、磨粒是否从切削刃的侧面脱落等详细的状态,不能说切削刀具的更换时期、形成于被加工物的切槽的状态、崩边(刃缺口)的状态等的预知的精度高,要求进一步改善。



技术实现要素:

因此,本发明的目的在于,提供一种切削装置,其准确地检测切削刃的侧面的状态,切削刀具的更换时期、形成于被加工物的切槽的状态等的预知的精度优异。

根据本发明,提供一种切削装置,其具有:卡盘工作台,其对被加工物进行保持;切削单元,其包含切削刀具,该切削刀具呈环状地配设有对该卡盘工作台所保持的该被加工物进行切削的切削刃;监视单元,其对该切削刀具的该切削刃进行监视;以及监视器,该监视单元具有:拍摄部,其对该切削刀具的该切削刃进行拍摄;脉冲光源,其发出脉冲光,对该拍摄部的拍摄区域进行照明;以及照相机,其捕捉该拍摄部发出的图像,该拍摄部包含:第一拍摄部,其对该切削刀具的该切削刃的一个侧面进行拍摄;以及第二拍摄部,其对该切削刀具的该切削刃的另一个侧面进行拍摄,该第一拍摄部包含:第一棱镜,其具有与该切削刃的一个侧面面对的一个端面;第一成像透镜,其配设于该第一棱镜的另一个端面;以及第一光纤,其传递第一图像,该第一光纤的一个端面与该第一成像透镜连结,该第二拍摄部包含:第二棱镜,其具有与该切削刃的另一个侧面面对的一个端面;第二成像透镜,其配设于该第二棱镜的另一个端面;以及第二光纤,其传递第二图像,该第二光纤的一个端面与该第二成像透镜连结,从该第一光纤的另一个端面发出的该第一图像和从该第二光纤的另一个端面发出的该第二图像被传递到该照相机并显示在该监视器上。

优选的是,该拍摄部还包含第三拍摄部,该第三拍摄部包含:第三成像透镜,其与该切削刃的外周端部面对;以及第三光纤,其传递第三图像,该第三光纤的一个端面与该第三成像透镜连结,从该第三光纤的另一个端面发出的该第三图像与该第一图像和该第二图像一起被传递到该照相机并显示在该监视器上。

优选的是,该监视单元还具有配设在该拍摄部与该照相机之间的分束器,该脉冲光源发出的脉冲光经由该分束器而从配设于该拍摄部的各光纤的另一个端面导入,并被引导至与该切削刀具的切削刃的拍摄区域面对的一个端面,对该拍摄区域进行照明。优选的是,该监视单元还具有一端与该脉冲光源光学结合的传递脉冲光的照明用光纤,通过该照明用光纤对该拍摄区域进行照明。

优选的是,在将该切削刀具的该切削刃旋转一周时该监视单元拍摄该切削刃的次数设为x、将使该切削刀具旋转的主轴的1秒钟的转速设为y时,

脉冲光源的重复频率=x×y[hz]。

优选的是,该监视单元还具有:发光元件和受光元件,它们按照隔着该切削刀具的该切削刃的方式配设;以及旋转编码器,其配设于使该切削刀具旋转的主轴上,在该受光元件的受光量发生了变化时,利用该控制单元进行控制,以便按照与该旋转编码器所检测的值对应的时机从该脉冲光源发出脉冲光,将该受光元件的受光量发生了变化的区域作为由该拍摄部进行拍摄的拍摄区域来进行照明并拍摄。

根据本发明,能够检测切削屑是否附着于切削刃的侧面、磨粒是否从切削刃的侧面脱落等状态,从而提高切削刀具的更换时期和切槽的状态的预知的精度。另外,通过配设与切削刃的外周端部面对的第三拍摄部,还能够监视切削刃的外周端部的状况,进一步提高掌握切削刀具的更换时期、切槽的状态以及崩边的状态等时的预知的精度。

附图说明

图1是本发明实施方式的切削装置的整体立体图。

图2的(a)是将切削单元的一部分放大示出的立体图,图2的(b)是示出将图2的(a)所示的切削单元的刀具罩的可动部掀起的状态的立体图。

图3是示出从图2的(b)所示的刀具壳体中取出了拍摄部保持块的状态的立体图。

图4是示出配设于图1的切削装置的监视单元30的结构的概念图。

图5是示出图1所示的监视单元的第一拍摄部、第二拍摄部以及第三拍摄部的结构的概念图。

图6是用于对图4所示的发光元件和受光元件的功能进行说明的概念图。

标号说明

1:切削装置;1a:壳体;3:搬出搬入机构;4:盒载置区域;4a:盒;5:暂放工作台;6:搬送机构;10:保持单元;10a:卡盘工作台;11:拍摄单元;13:搬送机构;14:操作面板;20:切削单元;21:壳体;22:切削刀具;22a:切削刃;22b:固定环;24:刀具罩;241:主部;242:可动部;25:拍摄部保持块;251:升降旋钮;252:升降部件;252a:检测空间;26:切削水提供单元;30:监视单元;35:监视器;40:拍摄部;42:第一拍摄部;421:第一棱镜;421a:一个端面;421b:另一个端面;422:第一成像透镜;423:第一光纤;423a:一个端面;423b:另一个端面;44:第二拍摄部;441:第二棱镜;441a:一个端面;441b:另一个端面;442:第二成像透镜;443:第二光纤;443a:一个端面;443b:另一个端面;46:第三拍摄部;462:第三成像透镜;463:第三光纤;463a:一个端面;463b:另一个端面;47:准直透镜;48;成像透镜;49:聚光透镜;50:脉冲光源;60:照相机;70:分束器;72:反射面;100:控制单元;110:存储部;w:晶片;t:划片带;f:框架。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明实施方式的切削装置进行详细说明。

如图所示,由图1所示的切削装置1加工的被加工物例如是借助划片带t而被环状的框架f保持的半导体的晶片w。切削装置1具有:大致长方体形状的壳体1a;盒4a,其载置于壳体1a的盒载置区域4;搬出搬入机构3,其将作为被加工物的晶片w从盒4a搬出到暂放工作台5上;保持单元10,其对晶片w进行保持;搬送机构6,其具有回旋臂,该回旋臂将搬出到暂放工作台5上的晶片w搬送并载置于保持单元10的卡盘工作台10a上;拍摄单元11,其对载置并保持在卡盘工作台10a上的晶片w进行拍摄;切削单元20,其对晶片w实施切削加工;搬送机构13,其用于将实施了切削加工的晶片w从卡盘工作台10a搬送到清洗位置;监视器35,其显示各种信息;以及操作面板14,其用于供作业者设定加工条件等。

此外,在切削装置1的壳体1a的内部具有使保持单元10在图中箭头x所示的方向上移动的移动机构、使切削单元20在箭头y所示的方向和箭头z所示的方向上移动的移动机构(均省略图示)以及控制单元100(用虚线表示),通过控制单元100对搬出搬入机构3、搬送机构6、保持单元10、切削单元20以及使它们移动的该移动机构等进行控制。

切削装置1除了具有上述公知的结构以外,还具有对切削刀具的切削刃进行监视的监视单元30。本实施方式的监视单元30的一部分一体地配设于切削单元20。在图2中放大示出切削单元20的一部分。如图2的(a)所示,切削单元20具有:壳体21,其将在前端部固定有具有切削刃22a的切削刀具22的主轴23支承为旋转自如;刀具罩24,其在壳体21的前端覆盖切削刀具22;以及切削水提供阀26,其向由切削刀具22切削的加工部位提供切削水。在刀具罩24上安装有拍摄部保持块25,该拍摄部保持块25对构成后述的监视部30的拍摄部40的一部分进行保持。主轴23通过未图示的电动机而进行旋转。刀具罩24由主部241和可动部242构成,该主部241固定于壳体21的前端,该可动部242被支承为相对于主部241摆动自如。在更换切削刀具22的情况下,松开对可动部242进行固定的固定螺钉242a,如图2的(b)所示,使可动部242沿箭头r1所示的方向掀起而使切削刀具22露出,卸下在主轴23的前端对切削刀具22进行固定的固定环22b来更换切削刀具22。

返回图1继续进行说明,通过搬出搬入机构3从盒4a搬出的晶片w通过搬送机构6搬送并载置在保持单元10的卡盘工作台10a上而被吸引保持。卡盘工作台10a所保持的晶片w被拍摄单元11拍摄来检测加工位置(分割预定线),并被定位于切削单元20的下方,根据由拍摄单元11检测的分割预定线的位置信息来实施切削加工。实施了切削加工的晶片w被搬送机构13搬送到清洗位置来实施清洗、干燥处理,并通过搬送机构6和搬出搬入机构3返回到盒4a的规定的位置。

图3示出了从切削单元20的刀具罩24卸下拍摄部保持块25的状态。如图所示,拍摄部保持块25具有从上下方向对升降部件252进行保持的上部件25a和下部件25b,通过使升降旋钮251沿箭头r3所示的方向进行旋转,能够使与旋转轴251a螺合的升降部件252在箭头r4所示的方向上升降。在升降部件252的前端部形成有在拍摄切削刃22a的状态时对切削刃22a进行定位的检测空间252a,该检测空间252a呈大致倒u字形状。

此外,参照图4和图5对本实施方式的监视单元30进行说明。如图4所示,监视单元30具有:拍摄部40,其对切削单元20(为了便于说明,省略了刀具罩24)的切削刀具22的切削刃22a进行拍摄;脉冲光源50,其发出脉冲光l,对拍摄部40的拍摄区域进行照明;以及照相机60,其捕捉拍摄部40发出的图像。

拍摄部40包含收纳在升降部件252的前端部中的第一拍摄部42、第二拍摄部44以及第三拍摄部46。图5更具体地示出了第一拍摄部42、第二拍摄部44以及第三拍摄部46。第一拍摄部42包含:第一棱镜421,其具有在切削刃22a被定位于升降部件252的检测空间252a时与切削刃22a的一个侧面面对的端面421a;第一成像透镜422,其配设于第一棱镜421的另一个端面421b;以及第一光纤423,其一个端面423a与第一成像透镜422连结,传递切削刃22a的一个侧面的图像。

第二拍摄部44包含:第二棱镜441,其具有在切削刃22a被定位于升降部件252的检测空间252a时与切削刃22a的另一个侧面面对的一个端面441a;第二成像透镜442,其配设于第二棱镜441的另一个端面441b;以及第二光纤443,其一个端面443a与第二成像透镜442连结,传递切削刃22a的另一个侧面的图像。即,第一棱镜421的一个端面421a和第二棱镜441的一个端面441a配设于隔着检测空间252a对置的位置。

第三拍摄部46包含:第三成像透镜462,其在切削刃22a被定位于升降部件252的检测空间252a时与切削刃22a的外周端部面对;以及第三光纤463,其一个端面463a与第三成像透镜462连结,传递第三切削刃22a的外周端部的图像。另外,在本实施方式中,对切削装置1配设了第一拍摄部42、第二拍摄部44以及第三拍摄部46,但本发明并不限定于此,也可以采用不配设第三拍摄部46而仅配设第一拍摄部42和第二拍摄部44的结构。

返回图4继续进行说明,第一光纤423的另一个端面423b、第二光纤443的另一个端面443b以及第三光纤463的另一个端面463b汇集在一处,并配设于与准直透镜47面对的位置。另外,从各光纤的另一个端面发出的图像通过准直透镜47而平行,并通过隔着分束器70和成像透镜48而被定位的照相机60进行拍摄。由照相机60拍摄而得的图像存储在配设于控制单元100的存储部110中,并且显示在监视器35上。另外,如上所述,第一光纤423的另一个端面423b、第二光纤443的另一个端面443b以及第三光纤463的另一个端面463b汇集在一处,从各端部发出的图像(42a、44a、46a)被照相机60同时拍摄,因此如图4所示被取入到一个图像中。

在本实施方式中,配设有脉冲光源50,该脉冲光源50经由聚光透镜49而向分束器70的反射面72照射脉冲光l。作为脉冲光源50,例如能够采用白色光源或者实施了散斑处理的激光二极管(ld)光源等。从脉冲光源50照射的脉冲光l被分束器70的反射面72反射,从拍摄部40的第一光纤423的另一个端面423b、第二光纤443的另一个端面443b以及第三光纤463的另一个端面463b导入,并从第一光纤423的一个端面423a、第二光纤443的一个端面443a以及第三光纤463的一个端面463a照射,从而对被定位于检测空间252a的切削刃22a的拍摄区域进行照明。该脉冲光源50与控制单元100连接,使脉冲光l发光的时机和重复频率由控制单元100控制。

另外,在上述实施方式中,将脉冲光源50发出的脉冲光l经由配设在拍摄部40与照相机60之间的分束器70并经由构成拍摄部40的第一光纤423、第二光纤443以及第三光纤463而引导至切削刀具22的切削刃22a的拍摄区域,但本发明并不限定于此,例如也可以如图4中虚线所示,将从脉冲光源50’发出的脉冲光l经由与拍摄部40的各光纤分开配设的照明用光纤423’、443’、463’而导入检测空间252a,对切削刀具22的切削刃22a的拍摄区域进行照明。在该情况下,不需要具有分束器70。

如图4所示,在切削单元20的后端部具有旋转编码器29,该旋转编码器29输出表示主轴23的旋转位置的值(电信号)。由旋转编码器29输出的值被传递到控制单元100,运算主轴23的位置和旋转速度等。

此外,在本实施方式中,如图6所示,在切削刀具22的旋转方向(箭头r5所示)上,在升降部件252的上游侧具有以隔着切削刀具22的切削刃22a的外周端部的方式配设的发光元件82和受光元件84(也一并参照图4)。在由发光元件82和受光元件84检测的区域p1中,切削刃22a遮挡从发光元件82发出的光的大致2/3左右,剩余的1/3左右的光量被受光元件84接受,表示该受光量的电信号被传递到控制单元100。如图6所示,配设有发光元件82和受光元件84的位置与配设有第一拍摄部42、第二拍摄部44以及第三拍摄部46的位置的旋转方向上的角度是α°。

本实施方式的切削装置1大致具有如上所述的结构,以下,对使用切削装置1来监视切削刀具22的切削刃22a的状态时的步骤及其作用进行说明。

为了通过构成监视单元30的拍摄部40来监视切削刀具22的切削刃22a的状态,使拍摄部保持块25的升降旋钮251进行旋转,使升降部件252下降,如图4和图5所示,将切削刀具22的切削刃22a定位于升降部件252的检测空间252a。此时,一边参照监视器35一边使脉冲光源50进行动作来调整升降部件252的位置,从而能够将切削刃22a的外周端部定位于由拍摄部40拍摄的拍摄区域的规定的位置。

接着,使切削单元20进行动作而使切削刀具22进行旋转。切削刀具22的主轴23的旋转速度例如是18,000rpm。这里,在沿切削刀具22的旋转方向观察切削刀具22的切削刃22a的外周的状态并按照1度的间隔进行拍摄的情况下,在使切削刀具22旋转一周的期间进行拍摄的次数(x)是360次。而且,由于每1秒钟的转速(y)为y=18,000[rpm]/60[秒],因此使脉冲光源50发光时的重复频率如下所述。另外,此时的脉冲光l的脉冲宽度被设定为比主轴23旋转1度所花费的时间短的时间的脉冲宽度,例如1/1,000,000[秒]=1μ秒。

脉冲光源的重复频率=360[次]×18,000[rpm]/60[秒]

=108,000[hz]

使脉冲光源按照上述重复频率像闪光灯那样发光,通过拍摄部40拍摄像并存储在控制单元100中。然后,参照在使切削刀具22旋转一周的期间存储的360张图像,确认分别记录在各图像中的切削刀具22的切削刃22a的一个侧面(第一图像42a)、另一个侧面(第二图像44a)以及外周端部(第三图像46a)的状态。另外,以第一图像42a和第二图像44a的宽度比切削刃22a旋转1度时移动的宽度宽的范围作为对象,通过上述360张图像,能够确认切削刃22a的整周的区域。

根据本实施方式的监视单元30,不是简单地通过发光元件和照相机来观察外周端部的轮廓,而是能够在切削刃22a的整周范围内照射脉冲光而通过照相机60拍摄并确认一个侧面、另一个侧面以及外周端部的图像,因此不仅能够确认切削刃22a的外周的轮廓,还能够确认切削刀具22的切削刃22a的一个侧面和另一个侧面的状态(例如,切削屑是否附着到需要维护的程度、磨粒是否从侧面脱落到需要更换的程度等),另外,通过具有第三拍摄部46,还能够确认切削刃22a的外周端部的厚度方向的磨损状态。即,进一步提高掌握切削刀具22的更换时期、切槽的状态、崩边的状态等时的预知的精度。

在本实施方式中,除了拍摄部40以外,还具有发光元件82和受光元件84,也可以按照与上述重复频率(108,000hz)不同的重复频率使脉冲光源50进行动作,从而监视切削刀具22的切削刃22a的状态。

如上所述,配设有发光元件82和受光元件84的位置与配设有第一拍摄部42、第二拍摄部44以及第三拍摄部46的位置的旋转方向的角度是α°(参照图6)。这里,在一边使切削刀具22的主轴23以18,000rpm的转速进行旋转,一边由受光元件84接受从发光元件82照射的光的情况下,在切削刃22a的外周没有缺口的情况下,由受光元件84接受的光量几乎看不到变化。与此相对,如图6所示,在通过发光元件82和受光元件84确认受光量的区域p1中,在切削刃22a具有缺口c的情况下,受光量瞬间变化(增大)。在控制单元100根据受光元件84的信号的变化而检测到该受光量的变化的情况下,通过旋转编码器29来检测该检测时刻的切削单元20的主轴23的旋转位置。而且,按照与旋转编码器29所检测的值(电信号)对应的时机、即由受光元件84检测的受光量急剧变化的区域p1被定位于由拍摄单元40拍摄的拍摄区域p2的时机使脉冲光源50进行动作,向该拍摄区域照射脉冲光l而对切削刃22a进行拍摄。然后,将由拍摄部40得到的第一图像42a、第二图像44a以及第三图像46a传递到控制单元100并存储在控制单元100的存储部110中,并且显示在显示单元16上。

如上所述,由受光元件84接受的受光量急剧变化的区域p1是切削刀具22的切削刃22a发生损伤的可能性较高的区域,在判断是否需要更换切削刀具22时,能够高效地确认损伤的可能性较高的区域。另外,此时的脉冲光l的发光的重复频率为18,000[rpm]/60[秒]=300[hz]。

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