专利名称：具有刀具的加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有刀具的加工装置，所述刀具用来车削被加工物。
背景技术：
通过切割装置等，将形成有多个半导体芯片的半导体晶片分割成一个一个的半导体芯片，所述分割而得的半导体芯片广泛应用于移动电话和个人电脑等电气设备。近年来，为了使电气设备能够小型化、轻量化，开发出名为倒装芯片的半导体芯片并投入实用，所述倒装芯片构成为在半导体芯片的电极上形成50微米至100微米的突起状的凸块(〃 ><)，并将该凸块与形成在装配基板上的电极直接接合。另外，还开发出以下技术并投入实用在被称为中介片的基板上并列设置或层叠多个半导体芯片以实现小型化。然而，上述各技术为了在半导体芯片等的基板的表面形成多个突起状的凸块(电极)、并经由该突起状的电极将基板彼此接合起来，必须使突起状的凸块(电极)的高度一致。为了使该突起状的凸块(电极)的高度一致，一般采用磨削。但是，如果磨削凸块(电极)，则会产生下述问题在凸块(电极)是由金等具有黏性的金属形成的情况下产生毛边，并且该毛边与相邻的凸块短路。另外，作为在半导体芯片等的基板的表面上形成多个突起状的凸块(电极)的技术，存在下述柱状凸块形成法使金等导线的一端加热熔融而形成球状物，随后一并使用超声波将该球状物热压接到半导体芯片的电极上，并使球状物的头部断裂。通过该柱状凸块形成法形成的凸块(电极)在使被热压接的球状物的头部断裂时产生针状的须，因此难以进行研磨，于是将加热了的板按压于凸块以使凸块的高度一致。然而，如果将加热了的板按压于凸块以使凸块的高度一致，则会产生凸块的头部在被压扁时与相邻的凸块短路的问题。因此，为了消除上述问题，设置有用于除去凸块的末端部的多余工序。为了消除上述问题，提出了一种加工装置，所述加工装置通过刀具车削并除去在板状物的表面突出形成的多个电极的末端部。具有所述刀具的加工装置具备卡盘工作台， 所述卡盘工作台具有保持被加工物的保持面；具有刀具的车削构件，所述刀具用来车削被保持在所述卡盘工作台上的被加工物；加工进给机构，所述加工进给机构使所述卡盘工作台和所述车削构件在与所述保持面平行的水平面内沿加工进给方向相对移动；切入进给机构，所述切入进给机构使所述车削构件在与所述保持面垂直的切入进给方向相对移动，并且，车削构件具备旋转主轴、安装在所述旋转主轴下端的刀具安装部件、以及安装在所述刀具安装部件的相对于旋转轴心偏心的位置的刀具。专利文献1 日本特开2005-327838号公报然而，上述专利文献1所公开的加工装置存在如下问题在加工时对刀具的冷却不充分，在被加工物的车削面上产生缺损，从而使被加工物的质量下降。另外，还存在如下问题加工时刀具和被加工物之间的摩擦热导致在卡盘工作台上产生轻微的热膨胀，从而降低被加工物的加工精度。此外，还存在如下问题通过车削被加工物而产生的细微的车削屑因为由刀具和被加工物之间的摩擦产生的静电而附着于被加工物，从而导致被加工物的质量下降。
发明内容
本发明正是鉴于上述事实而完成的，其主要的技术课题在于提供一种具有刀具的加工装置，所述加工装置不在被加工物的车削面上产生缺损，能够抑制卡盘工作台的热膨胀，并且能够防止车削屑附着于被加工物。为了解决上述主要技术课题，本发明提供了一种具有刀具的加工装置，所述加工装置具备卡盘工作台，所述卡盘工作台具有保持被加工物的保持面；具有刀具的车削构件，所述刀具用来车削被保持于所述卡盘工作台的被加工物；以及卡盘工作台移动机构，所述卡盘工作台移动机构在通过所述车削构件对被加工物进行车削的加工区域内使所述卡盘工作台在与所述保持面平行的水平面内沿加工进给方向移动，并且，所述车削构件具备旋转主轴、安装在所述旋转主轴下端的刀具安装部件、以及安装在所述刀具安装部件的相对于旋转轴心偏心的位置的刀具，所述加工装置的特征在于，所述加工装置具备具有喷嘴的冷却液供给构件，所述喷嘴向被保持于在所述加工区域内移动的所述卡盘工作台上的被加工物的车削面喷出冷却液，所述喷嘴从所述加工区域中的、所述刀具的旋转方向的上游侧向下游侧喷出冷却液。本发明的加工装置构成为具备具有喷嘴的冷却液供给构件，其中所述喷嘴向被保持于在加工区域内移动的卡盘工作台上的被加工物的车削面喷出冷却液，并且所述喷嘴从加工区域中的、刀具的旋转方向的上游侧向下游侧喷出冷却液，因此冷却液被供给到被加工物的磨削面及刀具上，由此刀具被充分地冷却，从而在被加工物的车削面上不会产生缺损。另外，因为被加工物的车削面也被冷却，所以卡盘工作台不会被加热，从而能够防止由于卡盘工作台热膨胀导致的加工精度的降低。此外，因为冷却液从刀具的加工区域中的、 刀具的旋转方向的上游侧向下游侧喷出，所以细微的车削屑被从被加工物的车削面上冲洗掉而不附着在车削面上。另外，因为冷却液从刀具的加工区域中的、刀具的旋转方向的上游侧向下游侧喷出，所以刀具承受的水的阻力减轻，因此在刀具上不会产生微振动。此外，由于向刀具的加工区域供给冷却液进行湿式加工，所以难以产生静电，因此能够防止车削屑附着在被加工物上。
图1是根据本发明构成的具备刀具的加工装置的立体图。图2是安装在图1所示的加工装置上的车削单元的立体图。图3是表示安装在图1所示的具有刀具的加工装置上的卡盘工作台机构及卡盘工作台移动机构的立体图。图4是表示从安装在图1所示的加工装置上的冷却液供给构件的喷嘴喷出的冷却液、和用于对保持在卡盘工作台上的被加工物进行车削的刀具之间的关系的说明图。图5是作为被加工物的半导体晶片的俯视图及主要部分放大图。图6是由图1所示的具有刀具的加工装置进行的车削工序的说明图。
图7是表示通过图1所示的具有刀具的加工装置对形成于半导体芯片的凸块(电极)进行了车削的状态的说明图。标号说明2 装置壳体；3 磨削单元；31 移动基座；32 主轴单元；321 主轴壳体；322 旋转主轴；323 伺服电动机；3 工具安装部件；33 刀具；331 刀具主体；332 切削刃；4 车削单元进给机构；44 脉冲电动机；5 卡盘工作台机构；51 支承基座；52 卡盘工作台； 53 伺服电动机；54 盖部件；56 卡盘工作台移动机构；57、58 波纹构件；6 冷却液供给构件；61 喷嘴；11 第一盒；12 第二盒；13 被加工物临时放置构件；14 清洗构件；15 被加工物搬送构件；16 被加工物搬入构件；17 被加工物搬出构件；10 半导体晶片；110 半导体芯片；120 凸块(电极)；130 电极板。
具体实施例方式下面，参照附图对根据本发明构成的具有刀具的加工装置的优选实施方式进行详细的说明。图1表示根据本发明构成的具备刀具的加工装置的立体图。图示的实施方式中的加工装置具备整体以标号2表示的装置壳体。装置壳体2具有细长延伸的长方体形状的主体部21、以及设置在所述主体部21的后端部(图1中的右上端)并向上方延伸的直立壁22。在直立壁22的前表面，设置有向上下方向延伸的一对导轨 221、221。在该一对导轨221、221上，以能够在上下方向移动的方式安装有作为车削构件的车削单元3。车削单元3具备移动基座31和安装于所述移动基座31的主轴单元32。在移动基座31的后表面两侧设置有向上下方向延伸的一对腿部311、311，在该一对腿部311、311形成有被引导槽312、312，所述被引导槽312、312以可滑动的方式与上述一对导轨221、221卡合。在这样以可滑动的方式安装在设置于直立壁22的一对导轨221、221上的移动基座31 的前表面，安装有支承部件313，在该支承部件313安装有主轴单元32。主轴单元32具备安装于支承部件313的主轴壳体321 ；以可自由旋转的方式配设于所述主轴壳体321的旋转主轴322 ；以及用于驱动所述旋转主轴322旋转的、作为驱动源的伺服电动机323。旋转主轴322的下端部穿过主轴壳体321的下端向下方突出，在其下端设置有圆板形状的刀具安装部件324。此外，刀具33以可装卸的方式安装于刀具安装部件 324。在此，参照图2，对刀具33相对于刀具安装部件324的装卸结构进行说明。在刀具安装部件3 上，在相对于旋转轴心偏心的外周部的一部分设置有贯通上下方向的刀具安装孔32 ，并且设置有从与该刀具安装孔32 对应的外周面到达刀具安装孔32 的内螺纹孔324b。将刀具33插入到这样构成的刀具安装部件3M的刀具安装孔 324a中，并将紧固螺栓35螺合于内螺纹孔324b并拧紧，由此刀具33被以可装卸的方式安装于刀具安装部件324。此外，在图示的实施方式中，所采用的刀具33由以下部分构成刀具主体331，其利用超硬合金等工具钢形成为棒状，并且截面为矩形；以及切削刃332，其设置在所述刀具主体331的末端部，并且由金刚石等形成。这样构成的、安装在刀具安装部件 3M上的刀具33，通过上述旋转主轴322的旋转而在与后述的卡盘工作台的保持被加工物的保持面平行的面内旋转。返回图1继续进行说明，图示的实施方式中的加工装置具有车削单元进给机构4， 所述车削单元进给机构4使上述车削单元3沿着上述一对导轨221、221在上下方向(与后述的卡盘工作台的保持面垂直的方向)移动。该车削单元进给机构4具备配设在直立壁22 的前侧、且向上下方向延伸的外螺纹杆41。该外螺纹杆41的上端部及下端部通过安装在直立壁22上的轴支承部件42及43而被以能够自由旋转的方式支承。在上侧的轴支承部件 42上配设有作为用于驱动外螺纹杆41旋转的驱动源的脉冲电动机44，该脉冲电动机44的输出轴与外螺纹杆41传动连结。在移动基座31的后表面还形成有从其宽度方向的中央部向后方突出的连结部(未图示)，在该连结部形成有向上下方向延伸的贯通内螺纹孔，上述外螺纹杆41与该内螺纹孔螺合。因此，如果脉冲电动机44正转，则移动基座31及安装于移动基座31的车削单元3下降即前进；如果脉冲电动机44反转，则移动基座31及安装于移动基座31的车削单元3上升即后退。参照图1及图3继续进行说明，在壳体2的主体部21的后半部上形成有形状大体为矩形的加工作业部211，在该加工作业部211配设有卡盘工作台机构5。如图3所示，卡盘工作台机构5包括支承基座51及配设于该支承基座51的卡盘工作台52。支承基座51 以可自由滑动的方式载置在一对导轨23、23上，所述一对导轨23、23在上述加工作业部211 上沿前后方向(与直立壁22的前表面垂直的方向)即箭头23a和2 所示的方向延伸，并且所述支承基座51通过后述的卡盘工作台移动机构56在图1所示的被加工物搬入/搬出区域M (图3中实线所示的位置)和加工区域25 (图3中双点划线所示的位置)之间移动， 所述加工区域25与构成上述主轴单元32的刀具33相对。上述卡盘工作台52包括卡盘工作台主体521，其利用不锈钢等金属材料形成为圆柱状；以及吸附卡盘522，其配设于所述卡盘工作台主体521的上表面。吸附卡盘522由例如多孔陶瓷之类的适宜的多孔材料构成，并与未图示的吸引构件相连通。因此，通过将吸附卡盘522以可选择的方式连通至未图示的吸引构件，来对载置在作为上表面的保持面上的被加工物进行吸引保持。此外，图示的卡盘工作台机构5具有以能够与支承基座51共同移动的方式配设的盖部件M，所述盖部件M具有供卡盘工作台52贯穿插入的孔并且覆盖上述支承基座51等。参照图3继续进行说明，图示的实施方式中的加工装置具备卡盘工作台移动机构 56，该卡盘工作台移动机构56使上述卡盘工作台机构5沿着一对导轨23向箭头23a及2 所示的的方向移动。卡盘工作台移动机构56具备配设在一对导轨23、23之间的、与导轨 23,23平行地延伸的外螺纹杆561 ；以及驱动该外螺纹杆561旋转的伺服电动机562。外螺纹杆561与设置于上述支承基座51的螺孔511螺合，该外螺纹杆561的末端部通过轴支承部件563被以能够自由旋转的方式支承，所述轴支承部件563安装成连结一对导轨23、23。 伺服电动机562的驱动轴与外螺纹杆561的基端传动连结。因此，如果伺服电动机562正转，则支承基座51即卡盘工作台机构5向箭头23a所示的方向移动；如果伺服电动机562 反转，则支承基座51即卡盘工作台机构5向箭头2 所示的方向移动。这样向箭头23a及 23b所示的方向移动的卡盘工作台机构5以可选择的方式定位于图3中实线所示的被加工物搬入/搬出区域和双点划线所示的加工区域。另外，卡盘工作台移动机构56在加工区域中的预定范围内在箭头23a、2!3b所示的方向上、即与作为吸附卡盘522的上表面的保持面平行地进行往复运动。返回图1继续进行说明，在构成上述卡盘工作台机构5的盖部件M的移动方向的两侧，附设有横截面形状为逆沟槽形的波纹构件57和58，所述波纹构件57和58覆盖上述一对导轨23、23、外螺纹杆561以及伺服电动机562等。波纹构件57及58可以由例如帆布之类的适宜的材料形成。波纹构件57的前端被固定在加工作业部211的前表面壁，波纹构件57的后端被固定在卡盘工作台机构5的盖部件M的前端面。波纹构件58的前端被固定在卡盘工作台机构5的盖部件M的后端面，波纹构件58的后端被固定在装置壳体2的直立壁22的前表面。当卡盘工作台机构5向箭头23a所示的方向移动时，波纹构件57伸张而波纹构件58收缩；当卡盘工作台机构5向箭头2 所示的方向移动时，波纹构件57收缩而波纹构件58伸张。参照图1继续进行说明，图示的实施方式中的具有刀具的加工装置具备冷却液供给构件6，所述冷却液供给构件6向保持于在加工区域25移动的卡盘工作台52上的被加工物的车削面喷出冷却液。该冷却液供给构件6配设于在加工区域25移动的卡盘工作台52 的移动路径的侧方，并具有喷嘴61，所述喷嘴61具有向被加工物的车削面喷出薄板状的冷却液的喷出口(例如，横向50毫米纵向1毫米的开口)，其中所述被加工物被保持于在加工区域25移动的卡盘工作台52。如图4所示，该喷嘴61被配设成从加工区域中的刀具33 的箭头33a所示的旋转方向的上游侧向下游侧喷出冷却液，这点十分重要。此外，冷却液供给构件6供给纯水作为冷却液。基于图1继续进行说明，在装置壳体2的主体部21的前半部上，设置有第一盒载置区域11a、第二盒载置区域12a、被加工物临时放置区域13a、以及清洗区域14a。在第一盒载置区域Ila载置有收容加工前的被加工物的第一盒11，在第二盒载置区域1 载置有收容加工后的被加工物的第二盒12。在上述被加工物临时放置区域13a配设有被加工物临时放置构件13，所述被加工物临时放置构件13临时放置从载置于第一盒载置区域Ila的第一盒11搬出的加工前的被加工物。另外，在清洗区域14a中，配设有用于清洗加工后的被加工物的清洗构件14。在上述第一盒载置区域Ila和第二盒载置区域1 之间配设有被加工物搬送构件 15，该被加工物搬送构件15将收纳在载置于第一盒载置区域Ila的第一盒11内的加工前的被加工物搬出到被加工物临时放置构件13，并将利用清洗构件14清洗了的加工后的被加工物搬送到载置于第二盒载置区域12a的第二盒12。在上述被加工物临时放置区域13a 和搬入、搬出被加工物的被加工物搬入/搬出区域M之间配置有被加工物搬入构件16，该被加工物搬入构件16将载置于被加工物临时放置构件13的加工前的被加工物搬送到定位于被加工物搬入/搬出区域M的卡盘工作台机构5的卡盘工作台52上。在上述搬入、搬出被加工物的被加工物搬入/搬出区域M和清洗部Ha之间配设有被加工物搬出构件17， 该被加工物搬出构件17将载置在定位于被加工物搬入/搬出区域M的卡盘工作台52上的加工后的被加工物搬送到清洗构件14。收容于上述第一盒11的加工前的被加工物由如图5的(a)所示的在表面呈格子状地形成有多个半导体芯片110的半导体晶片10构成。在形成于半导体晶片10的多个半导体芯片110的表面，分别形成有多个柱状凸块(电极)120。该柱状凸块(电极)120例如如图5的(b)所示地通过将金线加热熔融并安装于由例如铝等构成的电极板130而形成，其中所述电极板130形成于半导体芯片110。这样形成的多个凸块(电极)120如图5的 (b)所示地成为残留有针状的须121的状态，并且其高度参差不齐。收容有如上所述的被加工物的第一盒11被载置在装置壳体2的第一盒载置区域 Ila0并且，当收容在载置于第一盒载置区域Ila的第一盒11中的加工前的被加工物被全部搬出时，代替空盒11而将收容有多个加工前的被加工物的新盒11手动载置在第一盒载置区域11a。另一方面，当向载置于装置壳体2的第二盒载置区域12a的第二盒12搬入了预定数量的加工后的被加工物时，手动搬出所述第二盒12，并载置新的、空的第二盒12。图示的实施方式中的具有刀具的加工装置如上所述构成，以下主要参照图1对其工作进行说明。收容在第一盒11中的、作为加工前的被加工物的半导体晶片10通过被加工物搬送构件15的上下动作及进退动作而被搬送，并被载置于被加工物临时放置构件13。载置于被加工物临时放置构件13的半导体晶片10在这里进行中心对准后通过被加工物搬入构件 16的回转动作被载置在定位于被加工物搬入/搬出区域M的卡盘工作台机构5的卡盘工作台52上。载置在卡盘工作台52上的半导体晶片10通过未图示的吸引构件被吸引保持在卡盘工作台52上。在将半导体晶片10吸引保持在卡盘工作台52上后，使卡盘工作台移动机构 56 (参照图3)工作，使卡盘工作台机构5向箭头23a所示的方向移动，从而将保持有半导体晶片10的卡盘工作台52定位于加工区域25。在这样将保持有半导体晶片10的卡盘工作台52定位于加工区域25后，实施车削工序，所述车削工序对在设置于半导体晶片10的半导体芯片110的表面形成的多个柱状凸块(电极)120进行车削以使其高度一致。首先，驱动旋转主轴322旋转，从而使安装有刀具33的刀具安装部件3 向图6中的箭头33a所示方向以例如6000rpm的旋转速度旋转。随后，使车削单元3下降，将刀具33 定位于预定的切入位置。接下来，在例如刀具33的切削刃332的车削宽度为二十几微米的情况下，使保持有半导体晶片10的卡盘工作台52从图6中实线所示的位置如箭头23a所示地向右方以例如2毫米/秒的进给速度移动。其结果是，利用伴随着旋转主轴322的旋转而旋转的刀具33的切削刃332，在设置于半导体晶片10的半导体芯片110的表面形成的多个柱状凸块(电极)120的上端部被削去。随后，如图6中的双点划线所示，保持于卡盘工作台52的半导体晶片10的中心移动至刀具安装部件3M的中心位置，由此，在设置于半导体晶片10的半导体芯片110的表面形成的多个柱状凸块(电极)120全部如图7所示地通过车削而被除去其末端部，从而使高度一致(车削工序)。在上述车削工序中，使冷却液供给构件6工作，从喷嘴61如图4所示地自刀具33 的加工区域中的、刀具33的箭头33a所示的旋转方向的上游侧向下游侧喷出冷却液。此外， 冷却液的供应量在图示的实施方式中被设定为每分钟2升。其结果是，因为向半导体晶片 10的车削面及刀具33供给冷却液，所以刀具33被充分地冷却，从而在半导体晶片10的车削面上不会产生缺损。另外，因为半导体晶片10的车削面也被冷却，所以卡盘工作台52不会被加热，从而能够防止由于卡盘工作台52热膨胀导致的加工精度的降低。此外，因为冷却液从刀具33的加工区域中的、刀具33的箭头33a所示的旋转方向的上游侧向下游侧喷出，所以细微的车削屑被从半导体晶片10的车削面上冲洗掉而不附着在车削面上。另外， 在图示的实施方式中，因为冷却液从刀具33的加工区域中的、刀具33的箭头33a所示的旋转方向的上游侧向下游侧喷出，所以刀具33承受的水的阻力减轻，因此在刀具33上不会产生微振动。 在如上所述的、对在设置于半导体晶片10的半导体芯片110的表面形成的多个凸块(电极)120进行的车削工序结束后，使车削单元3上升并停止卡盘工作台52的旋转。接下来，使卡盘工作台52向图1中的箭头2 所示的方向移动以使其定位于被加工物搬入/ 搬出区域24，并解除对卡盘工作台52上的被车削加工了的半导体晶片10的吸引保持。随后，将解除了吸引保持的半导体晶片10通过被加工物搬出构件17搬出并搬送到清洗构件 14。将被搬送到清洗构件14的半导体晶片10在这里进行清洗。将利用清洗构件14清洗后的半导体晶片10通过被加工物搬送构件15收纳至第二盒12的预定位置。
权利要求
1. 一种具有刀具的加工装置，所述加工装置具备卡盘工作台，所述卡盘工作台具有保持被加工物的保持面；具有刀具的车削构件，所述刀具用来车削被保持于所述卡盘工作台的被加工物；以及卡盘工作台移动机构，所述卡盘工作台移动机构在通过所述车削构件对被加工物进行车削的加工区域内使所述卡盘工作台在与所述保持面平行的水平面内沿加工进给方向移动，并且，所述车削构件具备旋转主轴、安装在所述旋转主轴下端的刀具安装部件、以及安装在所述刀具安装部件的相对于旋转轴心偏心的位置的刀具，所述加工装置的特征在于，所述加工装置具备具有喷嘴的冷却液供给构件，所述喷嘴向被保持于在所述加工区域内移动的所述卡盘工作台上的被加工物的车削面喷出冷却液，所述喷嘴从所述加工区域中的、所述刀具的旋转方向的上游侧向下游侧喷出冷却液。
全文摘要
本发明提供一种具有刀具的加工装置，其不在被加工物的车削面产生缺损，能抑制卡盘工作台的热膨胀，并能防止车削屑附着于被加工物。所述加工装置具备具有保持面的卡盘工作台；具有用来车削被加工物的刀具的车削构件；和在通过车削构件车削被加工物的加工区域内、使卡盘工作台在与保持面平行的水平面内沿加工进给方向移动的卡盘工作台移动机构，车削构件具备旋转主轴、安装在旋转主轴下端的刀具安装部件、以及安装在刀具安装部件的从旋转轴心偏心的位置的刀具，加工装置具备具有喷嘴的冷却液供给构件，该喷嘴向保持于在加工区域移动的卡盘工作台上的被加工物的车削面喷出冷却液，喷嘴从加工区域中的、刀具的旋转方向的上游侧向下游侧喷出冷却液。
文档编号B23Q11/10GK102343443SQ20111020406
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月20日 优先权日2010年7月23日
发明者波冈伸一 申请人:株式会社迪思科