切削装置的制作方法

文档序号:13083293阅读:149来源:国知局
技术领域本发明涉及在通过清洗水清洗板状工件的同时,通过切削刀具切削板状工件的切削装置。

背景技术:
关于切削装置,在切削刀具对板状工件进行切削时会产生切削屑(污染物),切削屑会附着于板状工件的上表面或形成于板状工件的切削槽内。虽然附着于板状工件上的切削屑可被清洗组件清洗掉,然而在向清洗组件的移送过程中板状工件如果变得干燥,则无法通过清洗组件从板状工件上去除切削屑。因此,已提出了在卡盘台上清洗板状工件的切削装置(参照专利文献1)、向板状工件的上表面常时供给切削水以防止切削屑附着于板状工件的上表面或切削槽上的切削装置(参照专利文献2、3)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2003-234308号公报专利文献2:日本特开2002-329685号公报专利文献3:日本特开2006-231474号公报然而,在专利文献1-3所述的切削装置中,虽然能够利用清洗水去除附着于板状工件的表面上的较大的切削屑,然而无法充分去除附着于板状工件的切削槽内的细微的切削屑。

技术实现要素:
本发明就是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种具备能够去除附着于板状工件的切削槽的细微的切削屑的清洗功能的切削装置。本发明的切削装置具有:卡盘台,其保持板状工件;切削单元,其通过切削刀具对该卡盘台保持的板状工件进行切削;切削进给单元,其使该卡盘台与该切削单元在X方向上进行相对的切削进给;分度进给单元,其使该卡盘台与该切削单元在Y方向上进行相对的分度进给;以及清洗单元,其对切削槽进行清洗,该切削槽是利用该切削单元对该卡盘台保持的板状工件进行切削而形成的,其中,该切削单元具有:主轴,其以能够旋转的方式安装该切削刀具;以及刀具罩,其使安装于该主轴上的该切削刀具的一部分突出并将其覆盖,该清洗单元具有:清洗喷嘴,其具有喷射口,该喷射口向通过该切削单元切削出的该切削槽喷射混合液,该混合液是将清洗水和高压空气混合而成的;清洗水供给单元,其对该清洗喷嘴供给该清洗水;以及高压空气供给单元,其对该清洗喷嘴供给该高压空气,通过从该清洗喷嘴的该喷射口喷出的该混合液清洗该切削槽。根据这种结构,清洗水与高压空气混合,从而使得混合液成为喷雾状的液滴而从喷射口喷向切削槽。喷雾状的液滴被喷射到切削槽的壁面上,从而使得细微的切削屑从切削槽的壁面上被剥离而去除。这样,能够对准切削槽而不是板状工件的表面来喷射喷雾状的液滴,从而使喷雾状的液滴冲击附着于切削槽内的细微的切削屑,易于从板状工件上去除细微的切削屑。发明的效果根据本发明,通过向切削槽喷射喷雾状的液滴,从而能够有效地去除附着于切削槽内的细微的切削屑。附图说明图1是本实施方式的切削装置的立体图。图2A和图2B是本实施方式的板状工件的俯视图。图3A和图3B是表示本实施方式的切削装置的切削动作的一例的图。图4A和图4B是表示本实施方式的清洗喷嘴的切削槽的清洗状态的图。图5A和图5B是表示变形例的调整机构的调整动作的一例的图。标号说明1:切削装置,20:卡盘台,21:切削进给单元,30:切削单元,31:分度进给单元,32:主轴,33:切削刀具,34:刀具罩,40:清洗单元,41:清洗喷嘴,42:清洗水供给源(清洗水供给单元),43:高压空气供给源(高压空气供给单元),45:清洗喷嘴的喷射口,49:调整机构,50:气帘喷嘴,51:气帘喷嘴的喷射口,64:切削槽,71:液滴,75:切削屑,W:板状工件。具体实施方式以下,参照附图,说明本实施方式的切削装置。图1是本实施方式的切削装置的立体图。图2是本实施方式的板状工件的俯视图。另外,在以下的说明中,举例示出了切削封装基板以作为板状工件的切削装置进行说明,然而不限于这种结构。切削装置可以是作为板状工件而切削半导体晶片和光器件晶片的装置。如图1所示,切削装置1构成为通过切削刀具33切削被保持于卡盘台20上的板状工件W,并且在卡盘台20上清洗切削时产生的切削屑(污染物)。如图2A和图2B所示,板状工件W在呈大致长方形的基材(例如,半导体器件用的树脂板、LED器件用的金属板)61的长度方向的多处部位(本实施方式中为3个部位)设置有器件区域A1,并且以包围各器件区域A1的方式设置有剩余区域A2。在基材61的表面上,各器件区域A1被树脂模具(例如,环氧树脂、硅树脂)覆盖,从而形成有树脂制的凸部62。此外,板状工件W由格子状的分割预定线63而被划分为多个区域。通过沿着格子状的分割预定线63切削板状工件W,从而剩余区域A2作为端材而从板状工件W上被切取分离,器件区域A1被分割为各个芯片。另外,板状工件W不限于CSP(ChipSizePackage:晶片尺寸封装)基板、QFN(QuadFlatNon-leadedpackage:四侧无引脚扁平封装)基板等的搭载了器件后的封装基板,也可以是搭载器件前的基板。此外,器件区域A1还可以配设半导体器件和LED器件中的任意一方。返回图1,在外壳10的上表面形成有在X方向上延伸的矩形状的开口,该开口被能够与卡盘台20一起移动的移动板11和蛇腹状的防水罩12覆盖。在防水罩12的下方设置有使卡盘台20在X方向上切削进给的滚珠丝杠式的切削进给单元21(参照图3)。移动板11上隔着θ工作台22而将卡盘台20支承为能够绕Z轴旋转。卡盘台20的上表面的与板状工件W的各凸部62对应的位置处,形成有能够收纳板状工件W的各凸部62的多个凹部23。此外,在卡盘台20的上表面与板状工件W的分割预定线63对应地形成有供切削刀具33进入的进入槽24。在卡盘台20的凹部23的底面25上的被进入槽24划分为格子状的区域形成有吸引保持板状工件W的分割后的各个芯片的多个吸引孔27。此外,在凹部23的周围的支承面26上,形成有吸引保持板状工件W的剩余区域A2的多个吸引孔28。各吸引孔27、28分别通过卡盘台20内的流路而与吸引源(未图示)连接。切削单元30被定位于卡盘台20的上方,通过滚珠丝杠式的分度进给单元31(参照图3)而在Y方向上被分度进给,且通过滚珠丝杠式的升降单元(未图示)而在Z方向进行升降。切削单元30在主轴32的末端以能够旋转的方式安装切削刀具33,并且构成为设置有使切削刀具33的一部分(大致下半部)突出并将其罩住的箱型的刀具罩34。切削刀具33通过结合材料将金刚石等的磨粒结合起来而形成为环状。在刀具罩34设置有向切削刀具33喷射切削水的一对切削水喷嘴35(仅示出一个)。一对切削水喷嘴35形成为从刀具罩34的后方下端向前方延伸的大致L字状,各切削水喷嘴35的末端被定位于切削刀具33的大致下半部。在切削水喷嘴35的末端形成有多个缝36(参照图3),从该缝36向切削刀具33的切入部位喷射出切削水。利用从切削水喷嘴35喷射出的切削水对切削刀具33的切入部位进行清洗和冷却,同时利用高速旋转的切削刀具33而沿着分割预定线63切削板状工件W。另外,在通过切削刀具33而在板状工件W上形成有切削槽时,会在切削槽的壁面上附着有细微的切削屑。此时,从L字状的切削水喷嘴35向切削刀具33的切削部位喷射出切削水,然而由于从切削水喷嘴35喷射出的切削水的液滴的粒径较大,因此适于去除较大的加工屑,然而不适于去除细微的切削屑。此外,从切削水喷嘴35喷射出的切削水的液滴的大部分不会冲击附着于切削槽内的细微的切削屑,而会冲击于切削刀具33和板状工件W的上表面而流出到板状工件的外侧。于是,在本实施方式的切削装置1中,设置有对利用切削单元30切削的板状工件W的切削槽进行清洗的清洗单元40,以通过将清洗水和高压空气混合的混合液用2种流体清洗板状工件W的切削槽。通过从清洗单元40的清洗喷嘴41的喷射口45(参照图3)喷射混合液,从而混合液成为喷雾状的液滴而喷射向切削槽。此时,喷雾状的液滴被高速喷射,从而通过液滴与细微的切削屑的冲突而使得切削屑从切削槽的壁面上被剥离,从而利用液滴冲击于切削槽的壁面而产生的喷射水流冲洗掉切削屑。此外,在切削单元30的前方的支承壁13设置有在支承壁13内对被保持于卡盘台20上的板状工件W的整个表面喷射清洗水的气帘喷嘴50。气帘喷嘴50在与作为卡盘台20的移动方向的X方向正交的Y方向上延伸,并且形成为比板状工件W的长边长。在气帘喷嘴50上等间隔地形成有多个喷射口51(参照图3),通过从多个喷射口51喷射的清洗水形成有水帘。板状工件W在水帘中通过,从而利用清洗水清洗板状工件W整体。通过形成于气帘喷嘴50的水帘,可防止被清洗喷嘴41从切削槽去除的切削屑再次附着。此外,在清洗喷嘴41连接有作为清洗单元40的清洗水供给源(清洗水供给单元)42和高压空气供给源(高压空气供给单元)43,而在气帘喷嘴50连接有清洗水供给源37。清洗喷嘴41从清洗水供给源42被供给清洗水,并且从高压空气供给源43被供给高压空气。此外,气帘喷嘴50从清洗水供给源37被供给清洗水。另外,在本实施方式中,从不同的清洗水供给源42、37对清洗喷嘴41和气帘喷嘴50供给清洗水,也可以从同一个清洗水供给源42对清洗喷嘴41和气帘喷嘴50供给清洗水。进而,在支承壁13设置有用于切削单元30与卡盘台20的校准的摄像单元55。通过摄像单元55得到的摄像图像,针对分割预定线63校准切削刀具33。该摄像单元55也可以用于清洗喷嘴41在切削槽(分割预定线63)内的校准。后面叙述清洗喷嘴41相对于切削槽的位置调整。参照图3和图4,说明切削装置的切削动作。图3是表示本实施方式的切削装置的切削动作的一例的图。图4是表示本实施方式的清洗喷嘴对切削槽的清洗状态的图。另外,在本实施方式中,说明了同时实施切削刀具的切削动作和清洗喷嘴的清洗动作的结构,也可以在进行了切削刀具的切削动作后实施清洗喷嘴的清洗动作。如图3A和图3B所示,在切削单元30的刀具罩34的后部(图示左侧)设置有通过阀46、47而与清洗水供给源42和高压空气供给源43连接的清洗喷嘴41。清洗喷嘴41具有向被切削单元30切削的切削槽64喷射将清洗水和高压空气混合而成的混合液的喷射口45。从清洗水供给源42供给的清洗水与从高压空气供给源43供给的高压空气在清洗喷嘴41内的混合流路48中混合,混合后的混合液成为喷雾状的液滴而从喷射口45喷射。在这种情况下,通过阀46、47控制清洗水和高压空气的供给量,以调整从喷射口45喷射的液滴的粒径。例如,在附着于切削槽64的切削屑的直径为从0.5μm至2μm的情况下,从喷射口45喷射的液滴的直径被调整为1μm至4μm。此外,以使得清洗喷嘴41的喷射口45的中心被定位于对切削刀具33的刀具宽度进行2等分的中心线C上的方式,而在刀具罩34上安装有清洗喷嘴41。因此,通过在板状工件W的分割预定线63上对准切削刀具33的位置,从而在分割预定线63(切削槽64)上对准喷射口45的位置。亦即,从喷射口45喷射的液滴的直径被设定为大于切削屑的直径,在液滴与切削屑产生冲突,液滴的动能大于切削屑的位置能量时,能够高效地进行清洗。然而,在液滴过大时液滴会与多个切削屑产生冲突,清洗效果降低,因而优选液滴略大于切削屑。作为如上构成的切削装置1,在使板状工件W的正面朝下的状态下,被放置于卡盘台20的上表面。此时,板状工件W的正面侧的凸部62被定位于卡盘台20的凹部23。板状工件W的凸部62被保持于卡盘台20的凹部23的底面,而板状工件W的剩余区域A2被保持于卡盘台20的支承面26。在卡盘台20上保持有板状工件W的状态下,切削装置1的位置对准于在卡盘台20上形成有格子状的分割预定线63的格子状的进入槽24。而且,通过分度进给单元31而使得切削刀具33在Y方向上被分度进给并位置对准于分割预定线63,通过升降单元而使得切削刀具33被移动至能够全部切割板状工件W的高度。此时,清洗喷嘴41的喷射口45的位置也对准于分割预定线63,并且使得喷射口45移动至板状工件W附近的高度。在该状态下,从切削水喷嘴35喷射出切削水,从清洗喷嘴41喷射出混合液,同时使得卡盘台20相对于高速旋转的切削刀具33而在X方向上被切削进给。由此,切削刀具33进入卡盘台20的进入槽24而使得板状工件W沿着分割预定线63而被切削。由此,在切削刀具33的后方形成有沿着分割预定线63的切削槽64。在切削板状工件W时,会在切削槽64的壁面上附着有细微的切削屑,而从被定位于切削槽64的正上方的清洗喷嘴41的喷射口45向切削槽64喷射出清洗水与高压空气的混合液。混合液成为喷雾状的液滴而冲击于切削槽64的壁面上,从而从切削槽64的壁面上去除细微的切削屑。在这种情况下,如图4A所示,清洗喷嘴41的喷射口45形成为与切削槽64宽度相同。喷雾状的液滴71从喷射口45向下方延展开来,因而喷射口45会无限接近板状工件W,从而喷雾状的液滴71以与切削槽64的槽宽大致相同的点径被喷向切削槽64。由此,加强了从宽度较窄的喷射口45喷射的喷雾状的液滴的冲量以提升了清洗力,并且喷雾状的液滴会沿着切削槽64的壁面65喷射,从而使得液滴容易冲击附着于切削槽64的壁面65上的细微的切削屑75。在喷雾状的液滴71冲击了细微的切削屑75时,通过在液滴71内产生的冲击波和膨胀波导致的压力变动而使得切削屑75从切削槽64的壁面65上被剥离。此外,在喷雾状的液滴71不冲击细微的切削屑75而冲击于切削槽64的壁面65时,会在切削槽64的壁面65上形成喷射水流而冲洗掉切削屑75。此时,在板状工件W的切削槽64的下方定位有卡盘台20的进入槽24,因此能够以喷雾状的液滴71从切削槽64内被吹落的方式,从喷射口45起对准切削槽64强力喷射出喷雾状的液滴71。而且,如图4B所示,在通过喷雾状的液滴71而使得细微的切削屑75从切削槽64的壁面65上被剥离时,通过在卡盘台20的进入槽24内流动的水流而使得切削屑75被排出到外部。这样,喷雾状的液滴71被喷射到板状工件W的切削槽64局部位置处,从而去除附着于切削槽64的壁面65上的细微的切削屑75。返回图3,在切削单元30的前方以横穿板状工件W的方式而设置有气帘喷嘴50,通过从气帘喷嘴50的喷射口51喷射的清洗水而形成水帘。这种情况下,从气帘喷嘴50向斜后方喷射出清洗水,因此在板状工件W的背面形成从气帘喷嘴50朝向后方的清洗水的水流。利用清洗水的水流,能够有效地清洗整个板状工件W,并且能够防止被清洗喷嘴41从切削槽64去除的切削屑再次附着于板状工件W。这样,通过清洗喷嘴41而去除附着于板状工件W的切削槽64内的细微的切削屑75,并且板状工件W通过气帘喷嘴50的下方而对板状工件W整体进行清洗。因此,在本实施方式的切削装置1中,不需要进行对切削后的板状工件W的旋转清洗。另外,在本实施方式中,可以构成为在切削刀具33的后方定位有清洗喷嘴41,在切削刀具33通过了板状工件W后的切削槽64内定位清洗喷嘴41。例如,可以在切削刀具33的侧方定位清洗喷嘴41,通过清洗喷嘴41清洗相邻线的切削槽64。在清洗相邻线的切削槽64的情况下,不会受到在切削刀具33向后方升起的切削水的阻力,能够通过喷雾状的液滴良好地清洗切削槽64。另外,如果清洗喷嘴41的喷射口45的位置未能高精度地对准板状工件W的切削槽64,则无法获得充分的清洗效果。在上述示例中,将切削刀具33的位置对准分割预定线63,从而在分割预定线63上实施清洗喷嘴41的位置对准,然而如果清洗喷嘴41与切削刀具33的中心在分度方向上产生位置偏离,则清洗喷嘴41的喷射口45会脱离于切削槽64。于是,可以构成为在切削单元30上设置能够对清洗喷嘴41相对于切削刀具33在分度方向(Y方向)上进行位置调整的调整机构。以下,参照图5说明调整机构。图5是表示变形例的调整机构的调整动作的一例的图。另外,在图5中,已对分割预定线校准了切削刀具。如图5A所示,在切削单元30的刀具罩34上通过电动机驱动的调整机构49而以能够在分度方向(Y方向)上移动的方式安装清洗喷嘴41。在分割预定线63上对准了切削刀具33的位置的状态下,在切削加工的开始前,从清洗喷嘴41的喷射口45向板状工件W点喷射混合液。接着,通过摄像单元55(参照图1)对混合液的喷点位置P进行摄像,根据摄像图像计算喷点位置P的中心与分割预定线63的分度方向的偏离量ΔL。而且,通过调整机构49使清洗喷嘴41按照偏离量ΔL移动而使得清洗喷嘴41的喷射口45的位置对准分割预定线63。此外,如图5B所示,可以在被定位有切削刀具33的分割预定线的相邻线上对准清洗喷嘴41的喷射口45的位置。在这种情况下,如上所述,在定位有切削刀具33分割预定线63上对准了清洗喷嘴41的喷射口45的位置后,通过调整机构49使得清洗喷嘴41按照1个分度移动,以将清洗喷嘴41的喷射口45的位置对准相邻线。另外,1个分度表示分割预定线63的间隔。通过这种结构,在通过切削刀具33切削板状工件W的分割预定线63的过程中,能够通过清洗喷嘴41清洗已完成切削的相邻线的切削槽64(参照图4)。另外,不限于使用电动机驱动的调整机构49,还可以使用手动式的调整机构49。如上所述,在本实施方式的切削装置1中,清洗水与高压空气混合,从而使得混合液成为喷雾状的液滴71而从喷射口45喷射向切削槽64。喷雾状的液滴71被喷射到切削槽64的壁面65上,从而细微的切削屑75从切削槽64的壁面65上剥离而被去除。这样,通过对准切削槽64而不是对准板状工件W的表面喷射喷雾状的液滴71,从而使喷雾状的液滴71冲击附着于切削槽64内的细微的切削屑75,易于从板状工件W上去除细微的切削屑75。另外,本发明不限于上述实施方式,能够进行各种变更并实施。在上述实施方式中,附图示出的大小和形状等不限于上述内容,能够在发挥本发明效果的范围内进行适当变更。此外,在不脱离本发明目的的范围内能够适当进行变更并实施。例如,在本实施方式和变形例中,举例示出作为板状工件W的封装基板用的卡盘台20而进行了说明,然而不限于这种结构。在板状工件W为半导体晶片和光器件晶片的情况下,可以使用具有圆形的多孔表面的晶片用的卡盘台。此外,在本实施方式和变形例中,构成为在切削单元30的前方的支承壁13上设置有气帘喷嘴50,然而不限于这种结构。气帘喷嘴50构成为能够与卡盘台20一起移动。例如,气帘喷嘴50以与卡盘台20相邻的方式而设置于移动板11上。通过这种结构,气帘喷嘴50也与一起卡盘台20被切削进给,因此能够对板状工件W常时喷射清洗水。因此,板状工件W会变得干燥而切削屑不会附着于板状工件W。此外,在本实施方式和变形例中,构成为在切削单元30设置有单一的清洗喷嘴41,然而不限于这种结构。可以在切削单元30上设置有多个清洗喷嘴41。此外,不限于在清洗喷嘴41形成有1个喷射口45的结构,也可以在清洗喷嘴41形成多个喷射口45。此外,在本实施方式和变形例中,构成为清洗喷嘴41设置于切削单元30的刀具罩34上,然而不限于这种结构。清洗喷嘴41只要能够与切削单元30一起相对于卡盘台20进行相对移动即可,例如可以构成为清洗喷嘴41设置于主轴32。产业上的利用可能性如上所述,本发明具备能够去除附着于切削槽内的细微的切削屑的效果,特别对于在清洗CSP基板、QFN基板等的封装基板的同时进行切削的切削装置中是有用的。
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